《动车组网络技术（第2版）》课件 第四节 串行通信接口技术

动车组网络技术第一章列车网络基础知识第一章列车网络基础知识第一节国内外列车信息网络发展第二节网络基础知识及概念第三节数据的传输方式第四节串行通信接口技术第五节令牌环网络（IEEE802.5标准）第六节ARCNET总线工作原理（IEEE802.4标准）一、物理层的功能与特性（一）物理层协议物理层协议是网络中最低层协议。它连接两个物理设备，为链路层提供透明位流传输所必须遵循的规则，有时也被称为物理接口。接口两边的设备，在ISO术语中被叫做DTE（数据终端设备）和DCE（数据通信设备），物理层协议主要提供在DTE和DCE之间接口。第四节串行通信接口技术（二）物理层有四个重要特性：（1）机械特性：规定了物理连接时所使用的可接插连接器的形状尺寸、连接器中引脚的数量与排列情况等。（2）电气特性：规定了在物理连接器上传输二进制比特流时线路上信号电平的高低、阻抗及阻抗匹配、传输速率与距离限制。早期的标准定义了物理连接边界点上的电气特性，而较新的标准定义了发送器和接收器的电气特性，同时给出互连电缆的有关规定。新的标准更利于发送和接收电路的集成化工作。（3）功能特性：规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为：数据线、控制线、定时线和地线等几类。（4）规程特性：定义了利用信号线进行二进制比特流传输的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。一、物理层的功能与特性第四节串行通信接口技术1．EIA-232-D的机械特性二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术1．EIA-232-D的机械特性二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术2．EIA-232-D的电气特性在数据线上：mark（传号）=-5V～-15V，逻辑“1”电平

space（空号）=+5v～+15v，逻辑“0”电平在控制线上：On（通）=+5V～+15V，逻辑“0”电平，

Off（断）=-5V～-15V，逻辑“1”电平。二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术2．EIA-232-D的电气特性二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术3．EIA-232-D的功能特性二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术3．EIA-232-D的功能特性（1）传送信息信号·发送数据TxD（TransmittingData）由发送终端（DTE）向接收端（DCE）发送的信息，按串行数据格式，及先低位后高位的顺序发出。正信号是一个空号（Space）（二进制0），负信号是一个传号（mark）（二进制1）。当没有数据发送时，DTE应将此条线置为传号状态，包括字符或文字之间的间隔也是这样。·接受数据RxD（ReceiveData）用来接收DTE发送端（或调制解调器）输出的数据，当收不到载波信号时（管脚8为负），这为线会迫使信号进入传号状态。二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术3．EIA-232-D的功能特性（2）联络信号这类信号共有6个：·请求传送信号RTS（RequestTosend）这是DTE向DCE发出的联络信号，当RTS=1时，表示DTE请求向DCE发送数据。·清除发送CTS（cleartosend）这是DCE向DTE发出的联络信号。当CTS=1时，表示本地DCE响应DTE向DCE发出的RTS信号，且本地DCE准备向远程DCE发送数据。·数据准备就绪DSR（DatasetReady）这是DCE向DTE发出的联络信号。DSR将指出本地DCE的工作状态。当DSR=1时，表示DCE没有处于测试通话状态，这时DCE可以与远程DCE建立通道。二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术（2）联络信号·数据终端就绪信号DTR（DataTerminalReady）这是DTE向DCE发送的联络信号，DTR=1时，表示DTE处于就绪状态，本地DCE和远程DCE之间建立通信通道，而DTR=0时，将迫使DCE终止通信工作。·数据载波检测信号DCD（DatacarrierDetect）这是DCE向DTE发出的状态信息，当DCD=1时，表示本地DCE接到远程DCE发来的载波信号。·振铃指示信号RI（Ring1ndication）这是DCE向DTE发出的状态信息。RI=1时，表示本地DCE收到远程DCE振铃信号。二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术3．EIA-232-D的功能特性4．EIA-232-D的规程特性①物理连接建立②数据传输③物理连接释放二、RS-232接口标准第四节串行通信接口技术5．RS-232-C的应用（1）使用MODEM连接第四节串行通信接口技术二、RS-232接口标准（2）直接连接第四节串行通信接口技术5．RS-232-C的应用二、RS-232接口标准（3）三线连接法第四节串行通信接口技术5．RS-232-C的应用二、RS-232接口标准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：（ⅰ）传送速率不够快。RS-232-C规定最高速率为20000bps，虽然这种传送速率与异步通信可以很好地匹配（通常异步通信限制为19200bps，或更少），但对某些同步系统，其传送速率却不能得到满足。（ⅱ）传送距离不够远。根据RS-232-C标准，各装置之间电缆长度不超过15m，即使在较好的信号通信中，电缆长度也不超过60m。因此，不能满足现代工业控制的要求。（ⅲ）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。（ⅳ）接口使用非平衡发送器和接收器，两个传输方向只有一个信号地，所以电器性能不佳。（ⅴ）接口处各信号间容易产生串扰。1.RS-423-A/RS-422-A三、RS-485/RS422接口标准第四节串行通信接口技术1.RS-423-A/RS-422-A第四节串行通信接口技术三、RS-485/RS422接口标准优点:(1)当干扰信号作为共模信号出现时，接收器则接收差分输入电压。只要接收端具有足够的抗共干扰模电压工作范围，它就能识别这两种信号而正确接收传送信号。(2)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，RS-423-A/RS-422-A可允许10个以上接收器同时工作。

1.RS-423-A/RS-422-A第四节串行通信接口技术三、RS-485/RS422接口标准2.RS-485实际就是RS-422总线的变型，二者不同之处在于：（ⅰ）RS-422为全双工，而RS-485为半双工；（ⅱ）RS-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。负载设备可以是被动发送器、接收器和收发器。电路结构是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。第四节串行通信接口技术三、RS-485/RS422接口标准2.RS-485第四节串行通信接口技术三、RS-485/RS422接口标准（三）物理接口RS485/RS422标准2.RS-485第四节串行通信接口技术三、RS-485接口标准第四节串行通信接口技术四、20mA电流环接口标准第四节串行通信接口技术四、