1 / 64

5.2 串行通信标准总线 （ RS-232-C ）

5.2 串行通信标准总线 （ RS-232-C ）. 1 、在进行串行通信接口设计时，主要考虑： 接口方法 传输介质 电平转换。 2 、标准总线及配套接口芯片 标准总线 RS-232-C ， RS-422 、 RS-485 和 20mA 电流环等。 接口芯片 为串行接口设计带来极大的方便。 串行接口的设计主要是确定一种串行标准总线，其次是选择接口控制及电平转换芯片。. 微机控制技术. 5.2 串行通信标准总线 （ RS-232-C ）. 5.2.1 RS-232-C 5.2.2 RS-485 5.2.3 多机通信.

jerry-johnson
Download Presentation

5.2 串行通信标准总线 （ RS-232-C ）

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 5.2 串行通信标准总线（RS-232-C） 1、在进行串行通信接口设计时，主要考虑： • 接口方法 • 传输介质 • 电平转换。 2、标准总线及配套接口芯片 • 标准总线 RS-232-C，RS-422、RS-485和20mA电流环等。 • 接口芯片 为串行接口设计带来极大的方便。 串行接口的设计主要是确定一种串行标准总线，其次是选择接口控制及电平转换芯片。 微机控制技术

  2. 5.2 串行通信标准总线（RS-232-C） 5.2.1 RS-232-C 5.2.2 RS-485 5.2.3 多机通信

  3. 5.2.1 RS-232-C RS-232-C • 美国电子工业协会（E I A）1962年公布， 1969年最后一次修订而成。 • 主要用途 定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE） 和数据通信设备（DCE）之间 接口的电气特性。 如 CRT、打印机 与 CPU 的通信大都采用 RS-232-C总线。 • MCS-51系列单片机使用RS-232-C串行总线极为方便。 微机控制技术

  4. 5.2.1 RS-232-C 1. RS-232-C的电气特性 RS-232-C 标准 （1）规定高电平为+3V～+15V， 低电平为-3V～-15V（高、低电平要求对称）。 （2）RS-232-C 数据线 TxD、RxD 的电平使用负逻辑： 低电平表示逻辑 1，高电平表示逻辑 0。 （3）控制线均采用正逻辑， 最高能承受 ±30V 的信号电平。 微机控制技术

  5. 5.2.1 RS-232-C RS-232-C 不能直接与 TTL 电路连接 使用时必须加上适当的电平转换电路： 如： MC1488 （ TTL电平→ RS-232-C电平） （ 电源电压为±15V或±12V ） MC1489（ RS-232-C电平→ TTL电平） （电源电压为5V） 特别说明 微机控制技术

  6. 补充 RS-232-C电平转换电路 微机控制技术

  7. 功能更强的 RS-232-C 的接口芯片 • 适用于手提电脑的 RS-232-C 的接口芯片： 电源（3.3～5V） 传输速率 几十Kbps ～1 Mbps。 • 接收和发送功能集成在一块芯片上。 • 一片包含多个线路驱动器（TX）和接收器（RX）。 • 带 P（微处理器）监控系统。 • 含 ±15kV 的静电放电保护（ESD）功能 及IEC-1000-4-2空隙放电保护。 • 自动关断功能的芯片。 • 多种封装形式，如DIP（双列直插封装）、SO（小型表贴）、SSOP（紧缩的小型表贴）、Max（微型Max）等。 微机控制技术

  8. 5.2.1 RS-232-C 工业级 RS-232-C 标准接口芯片 MAX232。 • 接收/发送一体化接口 两个线路驱动器（TX） 两个接收器（RX） • 16脚 DIP/SO 封装型。 • 由 4 部分组成：电压倍增器、电压反向器、 发送器、接收器。 • RS-232只需用 +5V 单电源即可 微机控制技术

  9. 图5.5 MAX220/232/232A管脚分配及应用电路 微机控制技术

  10. 5.2.1 RS-232-C 。这些芯片其收发性能与1488/1489基本相同，只是收发器路数不同。 微机控制技术

  11. 5.2.1 RS-232-C 2. RS-232-C的应用 • MCS-51单片机内部设有串行接口，可直接利用串行接口和 RS-232-C 电平转换芯片实现串行通信。 • 串口输出和输入均为 TTL 电平，需要接RS-232-C的电平转换芯片。 （1）简单的RS-232电路（补充） 采用 MAX232 作为电平转换。 微机控制技术

  12. 图5.7 8051单片机串行接口电路图 TTL 电平 CMOS 电平 微机控制技术

  13. 5.2.1 RS-232-C 设计：实现单片机 8031 与主机之间进行通信, 设单片机的时钟频率是 11 MHz。 。 要求 : 通信速率为 4800 波特。 思路：选用串行口工作在方式 1。 • 数据格式： • 通信速率： 取决于定时计数器 T1 的溢出速率和 波特率控制位 SMOD 有关。 计算公式： 波特率 = (2 /32)×(定时器T1的溢出率)（5-1） X = 28– 20 / 11MHz / 384×4800 = 250 = 0FAH SMOD 方式 2 T1 的溢出率 = fosc / 12 × ( 2N– X ) 波特率 = f / 64 微机控制技术

  14. 5.2.1 RS-232-C 功 能 程 序 ；主程序 ORG 2000H START：MOV TMOD，#20H ；定时器T1为方式2 MOV THl， #0FAH MOV TLl， #0FAH；波特率为4800 MOV PCON，#00H；置SMOD=0 SETB TRl ；启动T1计数开始 MOV SCON，#50H；串口方式1 CLR RI；清接收标志 CLR TI；清发送标志 HERE: AJMP HERE；模拟主程序 微机控制技术

  15. 5.2.1 RS-232-C ；数据发送程序 SEDATA：MOV R0，#20H WAIT： JNB TI，$ ；等待发送完一个字符 MOVX A，@R0 ；取一个字符 MOV SBUF，A ；送串口 INC R0 CLR TI CJNE A，#0AH，WAIT RET 将外存中地址为 20H 开始的 10 个单元的数据以查询方式输出 微机控制技术

  16. 5.2.1 RS-232-C ；接收子程序 RVDATA： MOV R0, #20H RXDW： JNB RI， $ CLR RI MOV A． SBUF MOVX @Ro，A INC R0 CJNE A，#0AH，RXDW RET 微机控制技术

  17. 5.2.1 RS-232-C 关于上述程序的说明 在实际工程中: ① 发送子程序是可以实际应用的 只要数据准备好后即可调用。 ② 接收子程序来说，概念上可以理解，但并不实用。 原因是通信对方何时发来数据是不可知的。 ③ 在实时性要求不高的应用中， 发送采用查询方式而接收采用中断方式工作。 ④ 在要求高的场合发和收都要采用中断工作。 微机控制技术

  18. （2）单片机双机通信

  19. ① 参数计算 波特率（2SMOD/32）（定时器T1的溢出率） 定时器T1的溢出率 fOSC/12  (2nX) • 计数器T1的初值： • X2n2SMODfOSC/384波特率 • 设SMOD0，fOSC为11MHz，波特率为4800b/s，则可计算出初值X250FAH

  20. ② 程序设计 • ；主程序 • ORG 2000H • START： MOV TMOD，#20H ；定时器T1为方式2 • MOV THl，#0FAH • MOV TLl，#0FAH ；波特率为4800 • MOV PCON，#00H ；置SMOD0 • SETB TRl ；启动T1计数开始 • MOV SCON，#50H ；串口方式1 • MOV R0,#20H ;发送缓冲区首址 MOV R1,#40H ;接收缓冲区首址 • SETB EA ；开中断 • SETB ES ；允许串行口中断 • LCALL SOUT ；先输出一个字符 • HERE: AJMP HERE ；模拟主程序

  21. ；中断服务程序 • ORG 0023H ；串行中断入口 • LJMP SBR1 ；转至中断服务程序 • ORG 0100H • SBR1： JNB RI，SEDATA ；不是接收则转发送 • LCALL SINDATA ；转接收 • SJMP NEXT ；转至程序出口

  22. ；数据发送程序 • SEDATA： MOV R0，#20H • WAIT： JNB TI，$ ；等待发送完一个字符 • MOVX A，@R0 ；取一个字符 • MOV SBUF，A ；送串口 • INC R0 • CLR TI • CJNE A，#0AH，WAIT • RET

  23. ；接收子程序 • RVDATA： MOV R0，#20H • RXDW： JNB RI，$ • CLR RI • MOV A，SBUF • MOVX @R0，A • INC R0 • CJNE A，#0AH，RXDW • RET

  24. （2）单片机与PC机之间的通信

  25. 单片机AT89S52的主要工作于方式1，通过查询接收中断位RI和发送完毕中断位TI实现数据的可靠传输。单片机AT89S52的主要工作于方式1，通过查询接收中断位RI和发送完毕中断位TI实现数据的可靠传输。 • 串行中断服务程序用于接收数据。如果接收到0FFH，表示上位机需要联机信号，单片机发送0FFH作为应答信号；如果接收到数字1～n,表示相应的功能。 • 假设收到‘1’，单片机向PC机发送字符‘a’;如果收到‘2’，单片机向PC机发送字符‘k’; 如果收到其他数据，单片机向PC机发送字符‘m’。

  26. ORG 0000H • LJMP MAIN • ORG 0023H ；串行中断服务程序 • LJMP SINT • ORG 0100H • MAIN： MOV SP，#60H ;设置堆栈 • MOV TMOD，#20H；设置T1工作方式2 • MOV TH1，#0F3H ；定时器重装值 • MOV TL1，#0F3H ；定时器初值，波特率2400 • MOV PCON，#00H ；波特率不倍增

  27. MOV SCON，#50H ；设置串口工作方式1，REN=1允许接收MOV SCON，#50H ；设置串口工作方式1，REN=1允许接收 • SETB ES ；允许串行中断 • SETB EA ；允许总的中断 • SETB TR1 ；定时器开始工作 • HERE： SJMP HERE ；模拟主程序

  28. ；串行中断服务程序 SINT：CLR ES ；禁止串行中断 • CLR RI ；清除接收标志位 • MOV A，SBUF ；从缓冲区取出数据 • MOV DPTR，#TABLE • CJNE A，#0FFH，IN1 ；检查数据 • MOV SBUF，#0FFH ；收到0FFH，发送联机信号 • JNB TI，$ ；等待发送完毕 • CLR TI ；清除发送标志 • SETB ES ；允许串行中断 • RETI

  29. ；发送“a” • IN1：CJNE A，#01H，IN2 ;如果收到1 • MOVC @A+DPTR • MOV SBUF，A ；发送‘a’ • JNB TI，$ ；等待发送完毕 • CLR TI ；清除发送标志 • SETB ES ；允许串行中断 • RETI

  30. ；发送“k” • IN2：CJNE A，#02H，IN3 ;如果收到2 • MOVC @A+DPTR • MOV SBUF，A ；发送‘k’ • JNB TI，$ ；等待发送完毕 • CLR TI ；清除发送标志 • SETB ES ；允许串行中断 • RETI

  31. ；发送“m” • IN3：MOV A，#03H ;如果收到3 • MOVC @A+DPTR • MOV SBUF，A ；发送‘m’ • JNB TI，$ ；等待发送完毕 • CLR TI ；清除发送标志 • SETB ES ；允许串行中断 • RETI • TABLE：DB ‘2’,‘a’,‘k’,‘m’ • END

  32. 5.2.1 RS-232-C 3. RS-232-C 机械特性及引脚的功能 RS-232-C 标准总线为 25 条线， 分为两类 ： • 信息：TxD 和 RxD； • 联络信号。 微机控制技术

  33. 5.2.1 RS-232-C （1）传送信息信号 ● 2 发送数据TxD（Transmitting Data） ● 3 接受数据RxD（Receive Data） （2）联络信号 这类信号共有6个： ● 4请求传送信号RTS（Request To Send） ● 5清除发送CTS（Clear To Send） ● 数据准备就绪DSR（Data Set Ready） ● 数据终端就绪信号DTR（Data Terminal Ready） ● 数据载波检测信号DCD（Data Carrier Detect） ● 振铃指示信号RI（Ring Indication） 微机控制技术

  34. 5.2．2 RS-422/RS-485 RS-232-C虽然使用很广，但由于推出时间比较早，所以在现代通信网络中已暴露出明显的缺点，主要表现在： （1）传送速率不够快。 （2）传送距离不够远，一般不超过15m。 （3）RS-232-C未明确规定连接器，因而出现了互不兼容的25芯连接器。 （4）接口使用非平衡发送器，电器性能不佳。 （5） 接口处各信号间容易产生串扰。 微机控制技术

  35. 5.2．2 RS-422/RS-485 所以，近几年EIA作了部分改进，于1977年，制定了新标准RS-449，与RS-449一起推出的还有RS-423-A和RS-422-A。实际上，它们都是RS-449标准的子集。下边主要介绍RS-423-A和RS-422-A 微机控制技术

  36. 1. RS-423-A/RS-422-A 与RS-232-C类似，RS-423-A也是一个单端的、双极性电源的电路标准但它提高了传送设备的传送数据速率。在速率为1000波特时，距离可达1200m，在速率为100 k波特时，距离可达90m。 RS-423-A/RS-422-A也是负逻辑且参考电平为地，但不同的是RS-232-C规定为-5+15V，而这两个标准规定为-6+6V。 微机控制技术

  37. RS-422-A规定了差分平衡的电气接口，它能够在较长距离明显地提高数据传送速率， RS-422-A规定了差分平衡的电气接口，它能够在较长距离明显地提高数据传送速率， 传输速率 1200m 100 k波特， 12m 10M波特。 微机控制技术

  38. 5.2．2 RS-422/RS-485 （a）为RS-232-C，单端驱动单端接收电路，只用一根导线，是最简单的连接结构。但无法区分有用信号及干扰信号。 （b）RS-423-A，差分电路接收器，接受器的另一端接发送端的信号地，（因而大大地减少了地线的干扰。 （c）RS-422-A,平衡驱动和差分接收方法，从根本上消除了地线干扰。RS-423-A/RS-422-A的另一个优点是允许传送线上连接多个接收器。 微机控制技术

  39. 5.2．2 RS-422/RS-485 RS-423-A/RS-422-A的另一个优点是允许传送线上连接多个接收器。虽然在RS-232-C系统中可以使用多个接收器循环工作，但它每一时刻只允许一个接收器工作。而RS-423-A/RS-422-A可允许10个以上接收器同时工作。关于多站连接方法将在下一小节讲述。 微机控制技术

  40. 2. RS-485 RS-485与RS-422总线的的区别： ⑴RS-422为全双工，而RS-485为半双工； ⑵RS-422采用两对平衡差分信号线，RS-485只需其中的一对。 RS-485更适合于多站互连，一个发送驱动器最多可连接32个负载设备。 微机控制技术

  41. 5.2．2 RS-422/RS-485 负载设备可以是被动发送器、接收器和收发器。此电路结构在平衡连接电缆两端有终端电阻，在平衡电缆上挂发送器、接收器或组合收发器。 两种总线的连接方法如图6-9所示。 微机控制技术

  42. 图6-8 RS-485/RS-422接口连接方法 微机控制技术

  43. 5.2．2 RS-422/RS-485 图（a）为RS-485连接电路。在此电路中，某一时刻只能有一个站可以发送数据，而另一个站只能接收。因此，其发送电路必须由使能站加以控制。 图（b）由于是双工连接方式，故任一时刻两站都可以同时发送和接收。 微机控制技术

  44. 对于一个通信子站来讲，RS-422和RS-485的驱动/接收电路没有多大差别，详见表5.1。对于一个通信子站来讲，RS-422和RS-485的驱动/接收电路没有多大差别，详见表5.1。 和RS-232-C标准总线一样，RS-422和RS-485两种总线也需要专用的接口芯片完成电平转换。下边介绍一种典型RS-485/RS-422接口芯片。 微机控制技术

  45. 表5.1 RS-422与RS-485的比较 接 口 项 目 微机控制技术

  46. 表5.1 RS-422与RS-485的比较(续) 微机控制技术

  47. 5.2．2 RS-422/RS-485 MAX481E/MAX488E是低电源（只有+5V）RS-485/RS-422收发器。每一个芯片内都含有一个驱动器和一个接收器，采用8脚DIP/SO封装。除了上述两种芯片外，和MAX481E相同的系列芯片还有MAX483E/485E/487E/1487E等等，和MAX488E相同的有MAX490E。这两种芯片的主要区别是前者为半双工，后者为全双工。它们的管脚分配及原理如图6-10所示。 微机控制技术

  48. 图6-9 MAX481E/488E结构及管脚图 微机控制技术

  49. 5.2．2 RS-422/RS-485 从图6-10可以看出，(a)、(b)两种电路共同点是都有一个接收输出端RO，和一个驱动输入端DI。不同的是，图(a)中只有两个信号线，A和B 。A为同相接收器输入和同相驱动器输出；B为反相接收器输入和反相驱动器输出。而在 (b)图中，由于是双工的，所以信号线分开，为A、B、Z、Y。这两种芯片由于内部都含有接收器和驱动器，所以每个站只用一片即可完成收发任务。其接口电路如图6-10所示。 微机控制技术

  50. 5.2．2 RS-422/RS-485 MAX481E/483E/485E/487E/491E和MAX1487E是为多点双向总线数据通讯而设计的。如图6-12和5-13所示，也可以把它们作为线路中继站，其传送距离超过1200m。 微机控制技术

More Related