几种流行的串行通信协议

几种流行的串行通信协议最被人们熟悉的串行通信技术标准是EIA－232、EIA-422和EIA－485，也就是以前所称的RS-232、RS-422和RS-485。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在工业通信领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。EIA－232、EIA-422和EIA－485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，EIA-232在1962年发布，后来陆续有不少改进版本，其中最常用的是EIA-232-C版。目前EIA-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。EIA-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。EIA-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通信。标准规定，EIA－232的传送距离要求可达50英尺（约15米），最高速率为20kbps。由于EIA-232存在传输距离有限等不足，于是EIA-422诞生了。EIA-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（约1219米），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。当然，EIA－422也有缺陷:因为其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，所以在100kbps速率以内，传输距离才可能达到最大值，也就是说，只有在很短的距离下才能获得最高传输速率。一般在100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。另外有一点必须指出，在EIA-422通信中，只有一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能进行通信，所以EIA-422支持的是点对多点的双向通信。为扩展应用范围，EIA于1983年在EIA-422基础上制定了EIA-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA-485是从EIA-422基础上发展而来的，所以EIA-485许多电气规定与EIA-422相仿，如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻、最大传输距离约为1219米、最大传输速率为10Mbps等。但是，EIA-485可以采用二线与四线方式，采用二线制时可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与EIA-422一样只能实现点对多点通信，但它比EIA-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可接多达32个设备。由于EIA-232、EIA-422与EIA-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，标准内容规定比较简单，在此标准基础上，用户可以建立自己的高层通信协议。因此，这些串行通信技术应用很广，如录像机、计算机以及许多工业控制设备上都配备有EIA－232串行通信接口。几十年不变的串行通信技术近两年被打破了，打破坚冰的技术就是USB。USB接口的出现在工业通信领域的反映很冷淡，然而在IT界的反响却十分强烈。如今在计算机外联的设备中，越来越多的设备开始使用USB接口。IT新锐－USBUSB是英文UniversalSerialBus的缩写，翻译成中文的含义是“通用串行总线”。从技术上看，USB是一种串行总线系统，它的最大特性是支持即插即用和热插拔功能。在Windows2000的操作系统中，任何一款标准的USB设备可以在任何时间、任何状态下与计算机连接，并且能够马上开始工作。USB诞生于1994年，是由康柏、IBM、Intel和Microsoft共同推出的，旨在统一外设接口，如打印机、外置Modem、扫描仪、鼠标等的接口，以便于用户进行便捷的安装和使用，逐步取代以往的串口、并口和PS/2接口。发展至今，USB共有三种标准：1996年发布的USB1.0，1998年发布的USB1.1以及刚刚发布的最新标准USB2.0。此三种标准最大的差别就在于数据传输速率方面，当然，在其他方面也有不同程度的改进。就目前的USB2.0而言，其传输速度可以达到480Mbps，最多可以支持127个设备。目前在IT领域，USB接口可谓春风得意。人们在市场上可以看到，每一款计算机主板都带有不少于2个USB接口，USB打印机、USB调制解调器、USB鼠标、USB音箱、USB存储器等产品越来越多，USB接口已经占据了串行通信技术的垄断地位。但是，在工业领域，使用USB接口的产品则甚为少见。在工业领域，人们更要求产品的可靠性和稳定性，目前，EIA标准下的串行通信技术完全可以满足人们对工业设备传输的各种性能要求，而且，这些产品价格非常低廉。相比之下，USB价格较高，并且其即插即用的功能在工业通信中没有优势。因为工业设备一般连接好以后很少进行重复插拔，USB特性的优越性不能很好地被体现出来，也就得不到工业界的普遍认可。因此，在工业领域，EIA标准依然占据统治地位。目前，还有一项串行通信技术受到人们的关注，这就是IEEE1394，这项技术虽然还没有普及，但是，人们对它的前景十分看好。未来之星－IEEE1394IEEE1394是一种与平台无关的串行通信协议，标准速度分为100Mbps、200Mbps和400Mbps，是IEEE（电气与电子工程师协会）于1995年正式制定的总线标准。目前，1394商业联盟正在负责对它进行改进，争取未来将速度提升至800Mbps、1Gbps和1.6Gbps这三个档次。相比于EIA接口和USB接口，IEEE1394的速度要高得多，所以，IEEE1394也称为高速串行总线。IEEE1394提供了一种高速的即插即用总线。接入这条总线，各种外设便不再需要单独供电，它也支持等时的数据传输，是将计算机和消费类电器连接起来的重要桥梁。例如，用户可以在计算机上接驳一部数字VCR，把它当作一个普通的外设使用，既可用来播放电影，亦可以录制在计算机上编辑视频流。除此以外，带有IEEE1394接口的DV（数字视频）摄影机和数字卫星接收器目前均已上市。由于速度非常快，所以它是消费类影音（A/V）电器、存储、打印、高分辨率扫描和其他便携设备的理想选择。从技术上看，IEEE1394具有很多优点，首先，它是一种纯数字接口，在设备之间进行信息传输的过程中，数字信号不用转换成模拟信号，从而不会带来信号损失；其次，速度很快，1Gbps的数据传输速度可以非常好地传输高品质的多媒体数据，而且设备易于扩展，在一条总线中，100Mbps、200Mbps和400Mbps的设备可以共存；另外，产品支持热插拔，易于使用，用户可以在开机状态下自由增减IEEE1394接口的设备，整个总线的通信不会受到干扰。也许有人会问，采用并行方式不是可以达到更高的传输速度吗？例如，包含了8根线芯的一条并行电缆和一条串行电缆相比，前者的速度可以是后者的8倍。从理论上看的确如此，但是在实际使用时，人们还要考虑其他许多因素。例如，在并行电缆的多股线芯之间，电子干扰比较厉害;速度较高的时候，线芯之间的同步也是一个问题;总线的问题则更加复杂。而各种IEEE1394可通过菊花链的形式连接成一个网络，当然，由于成本原因，它只适合组成一个小网，而且内含的设备都是家用电器和计算机外设之类的东西，不适合组建一个真正的“计算机网络”。但它在一条总线内可以连接大量设备（最多63个），数据的传输得到极大简化，不仅需要的命令集被精简了，而且只需针对一个地址直接进行读写。目前支持IEEE1394的产品有台式计算机、笔记本电脑、高精度扫描仪、数字视频(DV)摄影机、数码音箱(SA2.5)、数码相机等。但要注意的是，IEEE1394只是一种数据传输标准，而非一种“内容”标准，要想真正全面地展开IEEE1394应用，通过它传输的内容格式也必须符合特定的标准。如今，索尼已定义了一种数字视频格式，专门在IEEE1394网络中传送；雅马哈也为IEEE1394制订了一种数字视频格式。随着越来越多的人们意识到IEEE1394的优势，传统串行通信技术将会有被全面取代的一天。