通信接口協議介紹
為擴展應用范圍,EIA在RS-422的基礎上制定了RS-485標準,增加了多點、雙向通信能力,通常在要求通信距離為幾十米至上千米時,廣泛采用RS-485收發器。
RS-485收發器采用平衡發送和差分接收,即在發送端,驅動器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出;在接收端,接收器將差分信號變成TTL電平,因此具有抑制共模干擾的能力,加上接收器具有高的靈敏度,能檢測低達200mV的電壓,故數據傳輸可達千米以外。
RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式,二線制可實現真正的多點雙向通信。而采用四線連接時,與RS-422一樣只能實現點對多的通信,即只能有一個主(Master)設備,其余為從設備,但它比RS-422有改進,無論四線還是二線連接方式總線上可連接多達32個設備,SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400個節點。
RS-485與RS-422的共模輸出電壓是不同的。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間, RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485滿足所有RS-422的規范,所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。但RS-422的驅動器并不完全適用于RS-485網絡。
RS-485與RS-422一樣,最大傳輸速率為10Mb/s。當波特率為1200bps時,最大傳輸距離理論上可達15千米。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用規定最長的電纜長度。
RS-485需要2個終接電阻,接在傳輸總線的兩端,其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。
RS485是RS422的子集,只需要DATA+(D+)、DATA-(D-)兩根線。RS485與RS422的不同之處在于RS422為全雙工結構,即可以在接收數據的同時發送數據,而RS485為半雙工結構,在同一時刻只能接收或發送數據。
RS485總線上也可以掛接多臺設備,用于組網,實現點到多點及多點到多點的通信(多點到多點是指總線上所接的所有設備及上位機任意兩臺之間均能通信)。
連接在RS485總線上的設備也要求具有相同的通信協議,且地址不能相同。在不通信時,所有的設備處于接收狀態,當需要發送數據時,串口才翻轉為發送狀態,以避免沖突。
為了抑制干擾,RS485總線常在最后一臺設備之后接入一個120歐的電阻。
很多設備同時有RS485接口方式和RS422接口方式,常共用一個物理接口,見圖1-8-14。圖中,RS485的D+和D-與RS422的T+和T-共用。
操作方式 電平 差分 差分
最大傳輸速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)
驅動器輸出電壓 無負載時 ±5V~±15V ±5V ±5V
有負載時 ±2V ±1.5V
驅動器負載阻抗 3kΩ~7kΩ 100Ω(min) 54Ω(min)
接收輸入阻抗 3kΩ~7kΩ 4kΩ 12kΩ
接收器靈敏度 ±3V ±200mV ±200mV
工作方式 全雙工 全雙工 半雙工
連接方式 點到點 點到多點 多點到多點
表1-8-2 RS232、RS422、RS-485接口性能比較
最大傳輸速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)
驅動器輸出電壓 無負載時 ±5V~±15V ±5V ±5V
有負載時 ±2V ±1.5V
驅動器負載阻抗 3kΩ~7kΩ 100Ω(min) 54Ω(min)
接收輸入阻抗 3kΩ~7kΩ 4kΩ 12kΩ
接收器靈敏度 ±3V ±200mV ±200mV
工作方式 全雙工 全雙工 半雙工
連接方式 點到點 點到多點 多點到多點
表1-8-2 RS232、RS422、RS-485接口性能比較
①數據傳輸速率高。USB標準接口傳輸速率為12Mbps,最新的USB2.0支持最高速率達480Mbps。同串行端口比,USB大約快1000倍;同并行端口比,USB端口大約快50%。
②數據傳輸可靠。USB總線控制協議要求在數據發送時含有3個描敘數據類型、發送方向和終止標志、USB設備地址的數據包。USB設備在發送數據時支持數據偵錯和糾錯功能,增強了數據傳輸的可靠性。
③同時掛接多個USB設備。USB可通過菊花鏈的形式同時掛接多個USB設備,理論上可達127個。
④USB接口能為設備供電。USB線纜中包含有兩根電源線及兩根數據線。耗電比較少的設備可以通過USB口直接取電。可通過USB口取電的設備又分低電量模式和高電量模式,前者最大可提供100毫安的電流,而后者則是500毫安。
⑤支持熱插拔。在開機情況下,可以安全地連接或斷開設備,達到真正的即插即用。
USB還具有一些新的特性,如:實時性(可以實現和一個設備之間有效的實時通信)、動態性(可以實現接口間的動態切換)、聯合性(不同的而又有相近的特性的接口可以聯合起來)、多能性(各個不同的接口可以使用不同的供電模式)。
②數據傳輸可靠。USB總線控制協議要求在數據發送時含有3個描敘數據類型、發送方向和終止標志、USB設備地址的數據包。USB設備在發送數據時支持數據偵錯和糾錯功能,增強了數據傳輸的可靠性。
③同時掛接多個USB設備。USB可通過菊花鏈的形式同時掛接多個USB設備,理論上可達127個。
④USB接口能為設備供電。USB線纜中包含有兩根電源線及兩根數據線。耗電比較少的設備可以通過USB口直接取電。可通過USB口取電的設備又分低電量模式和高電量模式,前者最大可提供100毫安的電流,而后者則是500毫安。
⑤支持熱插拔。在開機情況下,可以安全地連接或斷開設備,達到真正的即插即用。
USB還具有一些新的特性,如:實時性(可以實現和一個設備之間有效的實時通信)、動態性(可以實現接口間的動態切換)、聯合性(不同的而又有相近的特性的接口可以聯合起來)、多能性(各個不同的接口可以使用不同的供電模式)。
對主要協議起補充作用的協議有五個,它們是通過TCP/IP提供的五個應用服務:文件傳輸協議(FTP)、遠程登錄協議(TELNET)、 簡單郵件傳輸協議(SMTP)、域名服務(DNS)、簡單網絡管理協議(SNMP)和遠程網絡監測(RMON)等。另外超文本傳輸協議(HTTP)用于在Internet上為使用WWW瀏覽器進行訪問的用戶傳輸超文本標記語言文檔,包括音頻、圖像、視頻和圖形文件。可以使用Ping應用程序對同一個網絡上或者不同網絡上的結點進行聯系,確定對方是否連接并且可以進行響應。作為一個網絡管理員,可以使用Ping另外一個結點來快速驗證LAN或WAN連接是否正常工作。Traceroute(Tracert)應用程序使用戶可以跟蹤網絡兩點間的跳數。
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