智能仪器设计与实现05.ppt

第5章 智能仪器的标准数据通信接口 5.1 串行数据通信 5.1.1 串行通信的基本概念 1.数据传送速率——波特率(Baud rate) 2.单工、半双工与全双工 (1)单工(Simplex)方式：仅允许数据单方向传送； (2)半双工(Half-Duplex)方式：发送和接收数据分时使用同一条传输线路，即在某一时刻只能进行一个方向的数据传送； (3)全双工(Full-Duplex)方式：采用两根传送线连接两端设备，可同时进行数据的发送和接收。 3.串行传送(通信)方式及规程 (1)异步传送规程 (2)同步传送规程 4.基带传输 5.调制/解调与调制/解调器 5.1.2 RS—232标准串行接口总线 1.总线描述 驱动器的输出电平为： 逻辑“0”：+5~+15V 逻辑“1”：-5~-15V 接收器的输入检测电平为： 逻辑“0”：+3V 逻辑“1”：-3V (1)数据信号线 (2)控制信号线 2.RS—232C接口的常用系统连接 3.电平转换 4.计算机接口 5.1.3 RS—422A与 RS—423A标准串行接口总线 虽然，RS—232C使用很广泛，但它存在着一些固有的不足，主要有： 数据传输速率慢，一般低于20kbps； 传送距离短，一般局限于15m,即使采用较好的器件及优质同轴电缆，最大传输距离也不能超过60m； 有25芯D型插针和9芯D型插针等多种连接方式； 信号传输电路为单端电路，共模抑制性能较差，抗干扰能力弱； 5.1.4 RS—485标准串行接口总线 它与RS—422A的不同之处在于： 在两个设备相连时，RS—422A为全双工，RS—485为半双工； 对于RS—422A，数据信号线上只能连接一个发送驱动器，而RS—485却可以连接多个，但在某一时刻只能有一个发送驱动器发送数据。因此，RS—485的发送电路必须由使能端E加以控制。 速率(bps)×距离(m)≤100M 1.传输线的选择和阻抗匹配 2.隔离 3.抗静电放电冲击 4.传输线的铺设及屏蔽 5.2 并行数据通信 5.2.1 Centronics标准并行接口 5.2.2 GP.IB(IEEE—488)总线 1.控制器的操作 2.三线挂钩操作 5.2.3 VXI总线(VMEbus Extensions for Instrumentation) 5.3 USB总线技术 USB总线具有以下主要特征： (1)用户易用性：电缆连接和连接头采用单一模型，电气特性与用户无关，并提供了动态连接、动态识别等特性； (2)应用的广泛性：传输率从几kbps到几Mbps，乃至上百Mbps，并在同一根电缆上支持同步、异步两种传输模式。可以对多个USB总线设备(最多127个)同时进行操作，利用底层协议提高了总线利用率，使主机和设备之间可传输多个数据流和报文； (3)使用的灵活性：允许对设备缓冲区大小进行选择，并通过设定缓冲区的大小和执行时间，支持各种数据传输率、支持不同大小的数据包； (4)容错性强：在协议中规定了出错处理和 差错校正的机制，可以对有缺陷的设备进行认定，对错误的数据进行校正或报告； (5)“即插即用”的体系结构：具有简单而完善的协议，并与现有的操作系统相适应，不会产生任何冲突； (6)性价比较高：USB虽然拥有诸多优秀的特性，但其价格较低。USB总线技术将外设和主机硬件进行最优化集成，并提供了低价的电缆和连接头等。 5.3.1 USB的系统描述 5.3.2 USB总线协议 5.3.3 USB数据流 5.3.4 USB的容错性能 5.3.5 USB设备 5.3.6 USB系统设置 5.3.7 USB系统中的主机 5.4 现场总线技术 5.4.1 CAN总线概述 LLC子层提供的功能有： (1)帧接收过滤：数据帧内容由标识符命名。标识符并不能指明帧的目的地，每个接收器通过帧接收过滤确定此帧与己是否有关； (2)超载通告：如果接收器内部条件要求延迟下一个LLC数据帧 或LLC远程帧，则通过LLC子层开始发送超载帧，最多可产生两个超载帧，以延迟下一个数据帧或远程帧； (3)恢复管理：发送期间，对于丢失仲裁或被错误干扰的帧，LLC子层具有自动重发送功能，在发送成功完成前，帧发送服务不被用户认可。 MAC子层按IEEE 802.3规定，具有发送部分功能和接收部分功能。 发送部分功能包括： (1)发送数据封装，接收LLC帧和接口控制 信息，构造MAC帧； (2)发送媒体访问管理，检查总线状态，串行化MAC帧，插入填充位，开始发送，丢失仲裁时转入接收方式，应答校验，错误超载检测，发送超载帧或数据帧等。 接收部分功能包括： (1)接收媒体访问管理，由物理层接收串行位流，重新构筑帧结构，解除填充位，错误检测，发送应答，构造发送错误帧