第四章 智能化测控仪表的 通信接口, 4.1串行通信接口,一、RS-232C标准,（一）关于RS-232C标准,1RS-232C标准由来 RS-232C是美国电子工业协会( EIA Electronic Industries Association) 1969年推荐的标准接口，RS为推荐标准(Recommended Standard)，232是标识号，代表修改了3次。,控制面板- 系统- 硬件- 设备管理器- 端口,可以看到本机 的通讯端口,2RS-232标准应用范围 应用于串行二进制交换的数据通信设备和数据终端设备之间的标准接口。,RS-232标准最初是为远程通信连接数据终端设备DTE和数据通信设备DCE进行通信而制定的,DTE （Data Terminal Equipment）计算机、显示终端等 DCE (Data Communication Equipment )调制解调器,（二）主要电气特性,1逻辑电平 逻辑“1” -5 -15V 逻辑“0” +5 +15V,2噪声容限 2V,3最大电缆长度 15米,4最大传输速率 20 kb/s,5驱动器输出电压（开路） 25V,6驱动器输出电压（满载） 515V (最大),10接收器输入电压 25 +25V（最大）,7驱动器输出短路电流 500mA,8驱动器输出电阻 300 （最小）,9接收器输入电阻 37k,（三）数据传送格式,（四）电平转换,RS232C电平,TTL电平,TTL电平标准 输出 L： 2.4V。 输入 L： 2.0V,典型芯片： 1.MC1488（驱动器） MC1489（接收器）,缺点：电源种类多（12V、5 V）,2. MAX232,特点：5V电源可以转换为RS232输出（电荷泵技术）,（五）引脚功能,RS-232标准： 20根信号线，使用25芯D型连接器,简化标准： 9根信号线，使用9芯D型连接器,9芯连接器信号说明,TXD（Transmitted Data）发送数据,RXD（Received Data） 接收数据,RTS（Request to send） 请求发送,CTS（Clear to send）清除发送,数据终端,MODEM,GND 信号地,数据终端,MODEM,数据终端要发送数据时，该信号有效则向MODEM 请求切换到发送方式。,数据终端,MODEM,DCE已切换到准备接收，是对RTS的响应信号。,数据终端,MODEM,DSR（Data set ready ）数据装置就绪,DTR （DTE Ready）数据终端准备好 该引脚有效，表明数据终端处于可用状态。,该信号有效，表明MODEM处于可用状态。,数据终端,MODEM,DCD 数据载波输出 当本地DCE设备收到对方的DCE设备送来的载波信号时，该引脚有效。 用于通知DTE准备接收。,RI 振铃提示 当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，该信号有效，通知终端已被呼叫。,数据终端,MODEM,数据终端,MODEM,数据终端,MODEM,（六）典型连接,1简单通信系统,2标准通信系统,二、串行通信方式,（一）同步通信,原理：,（二）异步通信,原理：, 4.2串行通信的实现,一、仪表之间的通信,1硬件框图及原理,近距离,远距离,任务： 甲机向乙机发送128个字节的数据。 乙机收到后做校验，正确则存储数据并回送“00”给甲机；不正确则回送“FF”给甲机，甲机将重新发送，直至全部发送完毕。,甲机,2软件流程图,乙机,3程序清单,（1）参数确定,a.晶振6MHz，串口工作方式3 9位UART，每帧数据11位（1位起始、8位数据、1位奇偶校验、1位停止）,b.波特率 2400,定时初值,取SMOD=1 得,c. 发送数据存于外部数据存储器 4000H407FH单元 接收的数据存于外部数据存储器 4000H开始的单元,（2）甲机程序清单,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0023H LJMP SERVE1 ORG 0100H MAIN： MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H SETB TR1 MOV PCON,#80H MOV SCON,#0D0H MOV DPTR,#4000H MOV R0,#80H SETB ES SETB EA,MOVX A,DPTR MOV C, P MOV TB8, C MOV SUBF , A HERE： SJMP HERE SERVE1：JBC RI ,LOOP CLR TI SJMP ENDT LOOP： MOV A，SBUF CLR C SUBB A ,#01H JC LOOP1 MOVX A ,DPTR MOV C, P MOV TB8, C MOV SUBF , A SJMP ENDT,LOOP1： INC DPTR MOVX A , DPTR MOV C , P ； MOV TB8 , C ； MOV SUBF , A DJNZ R0 ,ENDT CLR ES ENDT ： RETI,（3）乙机程序清单,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0023H LJMP SERVE2 ORG 0100H MAIN： MOV TMOD,#20H,MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H SETB TR1 MOV PCON,#80H MOV SCON,#0D0H MOV DPTR,#4000H MOV R0,#80H SETB ES SETB EA HERE： SJMP HERE SERVE2：JBC RI ,LOOP CLR TI SJMP ENDT LOOP： MOV A，SBUF MOV C , P JC LOOP1,ORL C ,RB8；为偶数，看收到的RB8是否为“0” JC LOOP2 ；C=TB8=“1”,则发来为奇数，奇偶错 SJMP LOOP3 ；否则正确转LOOP3 LOOP1：ANL C , RB8 ；奇数则看收到的RB8是否为“1” JC LOOP3 ； C=TB8=“1” 校验正确转LOOP3 LOOP2：MOV A ,#0FFH ； 发“出错”应答 MOV SBUF , A SJMP ENDT LOOP3：MOVX DPTR ，A；存收到的数据 MOV A ，# 00H ； 发“正确” 应答信号 MOV SBUF ，A INC DPTR ；准备收下一个数据 DJNZ R0，ENDT CLR ES ENDT ： RETI,二、仪表与上位机之间的通信,1基本结构与方法,上 位 机,任务：数据处理、数据库管理、结果显示、 接收键入命令、通信等,软件：VB、VC、LABVIEW、组态软件等,下 位 机,任务：数据采集、输出控制、通信,软件：C、汇编、梯形图等,CPU类型：单片机、PLC、DSP、嵌入式等,上位机与各个仪表之间的数据交换实际上是一种多机通信问题,(1)各从机设SM2=1 (2)主机发送地址（8位）且使 TB8=1 (3)各从机均发生接收中断（收到一个地址） 将地址与本机地址比较：符合 设SM2=0 向主机发应答信号 不符合 设SM2=1 (4)主机发送数据（TB8=0），只有地址相符的从机可以接收,关键：程控多机通信控制位 SM2 SM2=1 串口只接收RB8=1的串行输入信号（激发中断RI=1）,2硬件连接,3下位机通信软件举例,单片机采用中断方式与上位机通信，串口设置为方式3，由第9位判断地址码或数据。波特率设置为9600。,通信流程:,主机发送地址,发送数据并接 收返回数据,发送校验码,收应答,正确,结束通信,错误,置标志,从机接收,收到地址,与主机一致,回答主机进入通信,与主机不一致,不回答主机,收到数据并回送数据,收校验码,正确,00送主机,错误,FF送主机,(1)下位机通信框图,主程序,中断程序,（2）软件清单,主程序,设置接收数据指针,设置发送数据指针,CINT： JBC RI,REV1 RETI REV1 ：JNB RB8,REV3 MOV A,SBUF CJNE A,#03H,REV2 CLR SM2 MOV SBUF,#00H REV2: RETI REV3: DJNZ R7,RT MOV A,SBUF XRL A,R5 JZ RIGHT MOV SBUF,#0FFH SETB F0 REV4: CLR ES RETI RIGHT：MOV SBUF,#00H CLR F0,中断程序,SJMP REV4 RT ： MOV A,SBUF MOV DPH,23H MOV DPL,22H MOVX DPTR,A ADD A,R5 MOV R5,A INC DPTR MOV 23H,DPH MOV 22H,DPL MOV DPH,21H MOV DPL,20H MOVX A,DPTR INC DPTR MOV 21H,DPH MOV 20H,DPL MOV SBUF,A RETI,三、其它串行通信标准,单端驱动非差分接收电路（RS-232C）,采用RS-232C标准时，其所用的驱动器和接收器均为单端电路，易于引入附加电平： (1)干扰en; (2)由于两者地电平（ A，B）不同引入的电位差Vs,如果两者距离较远或者接至不同的馈电系统，则这种电压差可达数伏，导致接收器出错。,1RS-232C标准缺点,RS-232C规定最大的负载电容为2500pF,限制了传送距离和传送速率，且RS-232C转换电路属于非平衡电压型电路，不具备抗共模干扰特性，故在一般情况下， RS-232C只用于短距离通信（15米）。远距离则需要加调制解调器。,鉴于上述缺点，EIA于1977年制定了新标准RS-499。RS-423/422是RS-499标准的子集，RS-485则是RS-422的变型。,2RS-423A标准接口,属于“非平衡电压数字接口电路电气特性”标准，即改善了RS-232C标准的电气特性，又与RS-232C兼容。采用非平衡发送器和差分接收器。电平变化范围12V（6V），允许使用更高的波特率（300kb/s）和传送到更远的距离(1200m) 。,图中，由于两条传输线一般扭在一起，受到的干扰基本相同，因而差分接收器的输入信号电压,大大削弱了干扰的影响。另一方面，A点地电平连到差分电路的一个输入端，也可忽略两者共地的影响,单端驱动差分接收电路（RS-432A）,3RS-422A标准接口,属于“平衡电压数字接口电路电气特性”标准，即改善了RS-232C标准的电气特性，又与RS-232C兼容。,RS-422标准是双端线传送信号，通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，完成始端的信息传送；通过传输线接收器，由电位差转变成逻辑电平，实现终端的信息接收。 该标准允许驱动器输出为26V，接收器可以检测到的输入信号电平可低到200mV。,电路中规定只许有一个发送器，可有多个接收器。,如图所示，平衡驱动器的两个输出端分别为+VT和-VT，故差分接收器的输入信号电压VR =+VT-(-VT)=2VT ，两者之间不共地，这样既可削弱干扰的影响，又可获得较长的传输距离及允许更大的信号衰减。位速率可达10Mb/s。,平衡驱动差分接收电路（RS-422A）,4RS-485标准接口,RS-485是RS-422A的变型。RS-422为全双工，可同时接收和发送； RS-485是半双工，在某一时刻，一个发送，一个接收。当用于多站互连时，可节省信号线，便于高速远距离传送。 RS-485是一种多发送器的电路标准，它扩展了RS-422的性能，允许双导线上一个发送器驱动32个负载设备。负载设备可以是被动发送器、接收器或收