VB串口通信第三节串行通信接口标准

VisualBasic串口通信与编程实例1第一章串口基本概念第三节串行通信接口标准主讲教师:张辉办公地点：北科大机电楼1218A室办公电话：[phone]联系电话：[phone]Email:[e-mail]串口通信与编程实例2VisualBasic串口通信与编程实例31.3.3RS-485标准1.3.2RS-422标准1.3.1RS-232C标准1.3.5三个标准的区别1.3.4RS-422与RS-485的安装VisualBasic串口通信与编程实例4串口标准发展概况串口标准发展概况VisualBasic串口通信与编程实例5串口标准发展概况在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中，经常采用串行通信来交换数据和信息。串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种，如：1.EIARS-232-C2.RS-422-A3.EIARS-423A4.EIARS-485VisualBasic串口通信与编程实例6串口标准发展概况RS-232CRS422RS423RS449RS485VisualBasic串口通信与编程实例7串口标准发展概况1969年，RS-232C作为串行通信接口的电气标准定义了：1.数据终端设备(DataTerminalEquipment，DTE)和数据通信设备(DataCommunicationsEquipment，DCE)间按位串行传输的接口信息；2.合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。优点：VisualBasic串口通信与编程实例8串口标准发展概况1.但它采用单端驱动非差分接收电路，因而存在着传输距离不太远(最大传输距离15m)和传送速率不太高(最大位速率为20kb/s)的问题。2.而远距离串行通信必须使用MODEM，增加了成本。3.在分布式控制系统和工业局部网络中，传输距离常介于近距离(＜20m)和远距离(＞2km)之间的情况，这时RS-232C（25脚连接器)不能采用，用MODEM又不经济，因而需要制定新的串行通信接口标准。缺点：VisualBasic串口通信与编程实例9串口标准发展概况1977年，美国电子工业协会(electronicindustryassociation，EIA)制定了RS-449。它除了保留与RS-232C兼容的特点外，还在提高传输速率，增加传输距离及改进电气特性等方面作了很大努力，并增加了10个控制信号。与RS-449同时推出的还有RS-422和RS-423，它们是RS-449的标准子集。VisualBasic串口通信与编程实例10串口标准发展概况为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点：1.RS-422标准规定采用平衡驱动差分接收电路，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时）；2.并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器；3.RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。VisualBasic串口通信与编程实例11串口标准发展概况1.RS-423标准规定采用单端驱动差分接收电路，其电气性能与RS-232C几乎相同，两者均是全双工的；2.并设计成可连接RS-232C和RS-422。它一端可与RS-422连接，另一端则可与RS-232C连接，提供了一种从旧技术到新技术过渡的手段；3.同时又提高位速率(最大为300kb/s)和传输距离(最大为600m)。VisualBasic串口通信与编程实例12串口标准发展概况1.EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-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；2.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；3.因RS-485为半双工的，当用于多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。4.许多智能仪器设备均配有RS-485总线接口，将它们联网也十分方便。VisualBasic串口通信与编程实例13串口标准发展概况串行通信由于接线少、成本低，在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用，产品也越来越丰富多样。VisualBasic串口通信与编程实例141.3.1RS-232C标准1.3.1RS-232C标准VisualBasic串口通信与编程实例151.3.1RS-232C标准RS-232C标准的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA代表美国电子工业协会，RS（recommendedstandard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），说明在此之前有RS-232A和RS-232B两个标准。VisualBasic串口通信与编程实例161.3.1RS-232C标准RS-232C标准的全名是“数据终端设备和数据通信设备之间串行二进制数据交换接口技术标准”，它是目前最常用的一种串行通信接口。1969年正式公布实施，在1970年由美国电子工业协会联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定。该标准规定了串行通信接口的连接电缆、机械特性、电气特性、信号功能及传送过程。VisualBasic串口通信与编程实例171.3.1RS-232C标准最初，该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以定义，还对各种信号的电平加以规定，适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信；之后，IBM的PC机将RS-232简化成了DB-9连接器，从而成为事实标准；而工业控制的RS-232一般只使用RxD、TxD和GND三条线。25针9针3针VisualBasic串口通信与编程实例181.3.1RS-232C标准RS-232C标准最初是为远程通信连接数据终端设备与数据通信设备而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求，但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的，因此，有时RS-232C标准会出现计算机不兼容的问题。RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。VisualBasic串口通信与编程实例191.3.1RS-232C标准电气特性VisualBasic串口通信与编程实例201.3.1RS-232C标准1.EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号功能都作了规定。在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V逻辑0(SPACE)=+3～+15V2.在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V～+15V；信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V。VisualBasic串口通信与编程实例211.3.1RS-232C标准以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。1.对于数据（信息码），逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；2.对于控制信号，接通状态（ON），即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)，即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。VisualBasic串口通信与编程实例221.3.1RS-232C标准EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与晶体管-晶体管逻辑集成电路（TTL)以高低电平表示逻辑状态的规定正好相反。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。VisualBasic串口通信与编程实例231.3.1RS-232C标准图1-13MC1488和MC1489芯片的内部结构和引脚示意图VisualBasic串口通信与编程实例241.3.1RS-232C标准EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与晶体管-晶体管逻辑集成电路（TTL)以高低电平表示逻辑状态的规定正好相反。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。连接器。VisualBasic串口通信与编程实例251.3.1RS-232C标准连接器的机械特性VisualBasic串口通信与编程实例261.3.1RS-232C标准由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同，VisualBasic串口通信与编程实例271.3.1RS-232C标准DB-25。PC和XT机采用DB-25型连接器，DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22；②20mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19，23，24）；③空6个（9，10，11，18，21，25）；④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1）。VisualBasic串口通信与编程实例281.3.1RS-232C标准DB-25型连接器的外形及信号线分配如上图所示。注意，20mA电流环信号仅IBMPC和IBMPC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。VisualBasic串口通信与编程实例291.3.1RS-232C标准在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-9型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。VisualBasic串口通信与编程实例301.3.1RS-232C标准通常，一些设备与PC机的RS-232口相连时，由于不使用控制信号，因此，只需三条接口线，即发送数据TxD、接收数据TxD和信号地GND。RS-232传输线采用屏蔽双绞线。VisualBasic串口通信与编程实例311.3.1RS-232C标准RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF，此时的通信速率低于20kb/s。其实，4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10~20%的范围工作的，因此，实际传输的最大距离会远超过15m。最大直接传输距离VisualBasic串口通信与编程实例321.3.1RS-232C标准美国DEC公司曾规定允许码元畸变为10%，采用两种电缆测得信号的最大传输距离，实验结果如表1-4所示。其中1#电缆为屏蔽电缆，内有三对双绞线，每对由22#AWG组成，外层覆以屏蔽网；2#电缆为不带屏蔽的电缆，内有22#AWG的四芯电缆。表1-4不同波特率下信号的最大传输距离波特率/baud1#电缆传输距离/m2#电缆传输距离/m110150090030015009001200900900240030015048003007596007575VisualBasic串口通信与编程实例331.3.1RS-232C标准多年来，RS-232器件以及通信技术经过改进，RS-232通信距离已经大大增加。采用RS-232增强器后可以将普通的R