电路设计,软件开发,专业项目团队承接电子产品开发!


ISPRO下载型编程器
火爆销售中

RS232/TTL转换器
全IC串口窃电

RS232/TTL转换线
全IC串口窃电

ByteBlasterMV Cable
CPLD/FPGA并口下载线

ByteBlaster II Cable ISPRO下载型编程器
支持S51/AVR/PIC
超级51开发板套件
前卫实用超值

PC/MCU/CPLD
三合一学习套件

全新万年历方案
AVR单片机开发板
 

Min51单片机仿真机
迷你型

ARM7开发板
仅售260元!
 

RS-232/RS-485双向接口电平转换器  

51单片机升级STM32
火爆销售中
MPLAB-ICD2
火爆销售中
LED51开发板
玩具又名图文显示棒

面板模块/开发板
经济危机明智决择

       

GSM MODEM GSM猫

SMS短信模块 工业级/全自动
火爆销售中

大功率数传电台

高速数传电台

您当前位置:电子技术资料 -> 串口 -> 总线与接口技术 ->

祝您阅读愉快!

RS232 TO TTL转换器
↑↑本文相关产品介绍↑↑

通讯接口专题综述


类别:技术文章
来源:未知
作者:blackhill
关键字:接口
加入日期:2002-10-10

 通讯接口专题综述

    接口种类繁多,从传统的通用外围电路、RS-232、RS-422/485、MODEM到现在的USB、IEEE 1394、Internet网络芯片等,它们在不同的领域得到了广泛的应用。
    数字信号的传输随着距离的增加和信号传输速率的提高,在传输线上的反射、串扰、衰减和共地噪声等影响将引起信号的畸变,从而限制了通信距离。普通的TTL电路,由于驱动能力差,输入电阻小,灵敏度不高以及抗干扰能力差,因而信号传输的距离短。借助接口电路,可以进行较长距离的数据传输。
    通信接口(interface)按电气标准及协议来分包括RS-232、RS-422、RS485、USB等。 RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。USB是近几年发展起来的新型接口标准,主要应用于高速数据传输领域。
    MODEM芯片通常配合串行口实现数字信号与模拟信号之间的相互转换,从而可以利用电话线或电力线进行远程通信。

一、RS-232/422/485串行总线接口

1、     RS-232串行总线接口

目前RS-232PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-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。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通信。
   
典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5+15V,负电平在-5-15V电平。当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3+12V-3-12V
    RS-232
是为点对点(即只用一对收、发设备)通信而设计的,其驱动器负载为37kΩ。由于RS-232发送电平与接收电平的差仅为2V3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。所以RS-232适合本地设备之间的通信。有关电气参数参见表1

2RS-422串行总线接口

    RS-422由RS-232发展而来。为改进RS-232通信距离短、速度低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mbit/s,并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范。

2.1 平衡传输

RS-422的数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输。它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2
   
通常情况下,发送驱动器AB之间的正电平在+2+6V,是一个逻辑状态,负电平在-26V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一使能端,使能端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当使能端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作第三态,即它是有别于逻辑“1”“0”的第三态。
   
接收器也作与发送端相应的规定,收、发端通过平衡双绞线将AABB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV6V之间。

2.2 RS-422电气特性

    RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。图3是典型的RS-422四线接口。实际上还有一根信号地线,共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。
    RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
   RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。 (RS-422有关电气参数见表1 )

3、RS-485串行总线接口

    为扩展应用范围,EIA在RS-422的基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,通常在要求通信距离为几十米至上千米时,广泛采用RS-485收发器。
    RS-485收发器采用平衡发送和差分接收,即在发送端,驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出;在接收端,接收器将差分信号变成TTL电平,因此具有抑制共模干扰的能力,加上接收器具有高的灵敏度,能检测低达200mV的电压,故数据传输可达千米以外。
    RS-485许多电气规定与RS-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等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进, 无论四线还是二线连接方式总线上可连接多达32个设备,SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400个节点。
    RS-485与RS-422的共模输出电压是不同的。RS-485共模输出电压在-7V至+12V之间, RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。但RS-422的驱动器并不完全适用于RS-485网络。
    RS-485与RS-422一样,最大传输速率为10Mb/s。当波特率为1200bps时,最大传输距离理论上可达15千米。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。
    RS-485需要2个终接电阻,接在传输总线的两端,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻(RS-485有关电气参数见表1 )。

1 RS-232 /422/485接口电路特性比较

规定

RS-232

RS-422

RS-485

工作方式

单端

差分

差分

节点数

1收、1

110

132

最大传输电缆长度

50英尺

400英尺

400英尺

最大传输速率

20Kb/S

10Mb/s

10Mb/s

最大驱动输出电压

+/-25V

-0.25V+6V

-7V+12V

驱动器输出信号电平(负载最小值)

负载

+/-5V+/-15V

+/-2.0V

+/-1.5V

驱动器输出信号电平(空载最大值)

空载

+/-25V

+/-6V

+/-6V

驱动器负载阻抗(Ω)

3K7K

100

54

摆率(最大值)

30V/μs

N/A

N/A

接收器输入电压范围

+/-15V

-10V+10V

-7V+12V

接收器输入门限

+/-3V

+/-200mV

+/-200mV

接收器输入电阻(Ω)

3K7K

4K(最小)

≥12K

驱动器共模电压

 

-3V+3V

-1V+3V

接收器共模电压

 

-7V+7V

-7V+12V

 

二、 通用串行总线接口——USB

    USB,全称是Universal Serial Bus(通用串行总线),它是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合制订的,但是直到1999年,USB才真正被广泛应用。自从1994年11月11日发表了USB V0.7以后,USB接口经历了六年的发展,现在USB已经发展到了2.0版本。

1、USB总线特点
   1)数据传输速率高。USB标准接口传输速率为12Mbps,最新的USB2.0支持最高速率达480Mbps。同串行端口比,USB大约快1000倍;同并行端口比,USB端口大约快50%。
   2)数据传输可靠。USB总线控制协议要求在数据发送时含有3个描叙数据类型、发送方向和终止标志、USB设备地址的数据包。USB设备在发送数据时支持数据侦错和纠错功能,增强了数据传输的可靠性。
   3)同时挂接多个USB设备。USB可通过菊花链的形式同时挂接多个USB设备,理论上可达127个。
   4)USB接口能为设备供电。USB线缆中包含有两根电源线及两根数据线。耗电比较少的设备可以通过USB口直接取电。可通过USB口取电的设备又分低电量模式和高电量模式,前者最大可提供100毫安的电流,而后者则是500毫安。
   5)支持热插拔。在开机情况下,可以安全地连接或断开设备,达到真正的即插即用。
    USB还具有一些新的特性,如:实时性(可以实现和一个设备之间有效的实时通信)、动态性(可以实现接口间的动态切换)、联合性(不同的而又有相近的特性的接口可以联合起来)、多能性(各个不同的接口可以使用不同的供电模式)。

2、USB接口的结构与典型应用

USB接口引脚定义如图4所示。USB接口数据传输距离不大于5米。其典型应用如下图5所示。

USB总线上数据传输方式有控制传输、同步传输、中断传输、块数据传输。在图5所示系统中,USB HOST根据外部USB设备速度及使用特点采取不同的数据传输特点。如通过控制传输更改键盘、鼠标属性,通过中断传输要求键盘、鼠标输入数据;通过控制传输改变显示器属性,通过块数据传输将要显示的数据送给显示器。
    目前USB接口主要应用于计算机周边外部设备,可以以USB接口与计算机相联结的外设有电话、Modem、键盘、光驱、摇杆、磁带机、软驱、扫描仪、打印机等。

三、MODEM芯片及其它
    从通信距离来讲,RS-485在波特率为1200bps的条件下,最远传输距离可达15km,但更远的距离则需借助专门的MODEM芯片利用电话线或电力线进行远程数据传输。
1、MODEM通信原理
   电话线或电力线传输的是模拟信号,微处理器处理的是数字信号,MODEM芯片实现数字信号到模拟信号及模拟信号到数字信号的转换。利用MODEM芯处通过电话线进行远程通信的原理如图6所示。来自发送端的数字信号被Modem转换成模拟音频信号,利用公共电话网传输到接受端的Modem上。在接收端接收到的模拟音频信号被Modem转换为相应的数字信号,传输到接收数据终端。

2、MODEM通信系统操作模式

    MODEM通信系统主要分为两种操作模式,一个叫全双工系统模式,另一个叫半双工系统模式。两种模式可以通过电话线进行传输。
    A)四根导线全双工通信方式(两根电话线)
       应用方法是采用两根专用的电话线,一根电话线用于发送,另一根电话线用于接收,发送的同时可以接送。
    B)两根导线半双工通信方式(一根电话线)
       应用方法是采用一根专用的电话线,任何时刻只有一个方向在工作。当一端处在发送状态时,另一端必须处在接受状态。这样就限制了它在某些领域的应用。
    C)两根导线全双工通信方式(一根电话线)
       发送和接收在同一根专用电话线同时进行传输,该方法与上述半双工相比更经济。
       在基于电话线的远程通信系统中,上位机一般都具有拔号功能,下位机则根据需要分为有拔号功能及无拔号功能两种。拔号功能的实现一般要借助8250或GM16C550等通用异步收发器或专用的拔号芯片如HT9200A。下图为一远程通信系统,上位机及下位机均有拔号功能。其中MSM7512B为OKI公司的MODEM芯片,其数字信号端为TTL电平。
       MODEM芯片已经广泛应用于远程通信、远程控制等场合。

3 其它新型接口电路

IEEE 1394
   IEE1394接口适合视频数据传输,支持外设热插拔、同步数据传输,同时可为外设提供电源。Apple称之为火线FireWire,Sony称之为i.Link,Texas Instruments称之为Lynx)。目前主要用于计算机及周边设备。
② INTERNET芯片
   随着互联网时代的到来,基于INTERNET的相关通信集成电路也纷纷面世,如webchip系列产品可方便地实现基于INTERNET远程通信、控制,其应用原理如图8所示。



您可能还会关注的相关技术资料:

中国电子网
www.EC66.com
QQ:34740080 EMAIL:iloveaoe@163.com
最佳浏览:1024*768
Copyright (C) 2001-2010 EC66.COM All Rights Reserved
Aoe/帝国 制作维护
粤ICP备18061901号