智能仪器通信接口技术last教材教学课件.ppt

第5章 智能仪器的通信接口技术 5.1.1 异步通信和同步通信 串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信两种基本通信方式。 2. 异步通信(Asynchronous Communication) 在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。收、发端各有一套彼此独立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式相同，因此可以相互识别接收到的数据信息。 异步通信协议规定每个数据以相同的位串形式传送，每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。异步通信信息帧格式如图7-2所示 它用一个起始位表示字符开始，用停止位表示字符结束构成一帧。图中起始位占用一位，8位数据位，1位奇偶校验位，加上这一使字符串为“1”的位为奇数（或偶数），停止位可以是1位，1位半或2位。传送时数据的低位在前，高位在后。另外字符之间允许有不定长度的空闲位（空闲位为高电平）。 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1 1 1 1 D7 0/1 1 0 0 D0 D1 第n字符帧 空闲位 停止位 奇偶校验 停止位 8位数据 8位数据 起始位 起始位 奇偶校验 第n-1字符帧 第n+1字符帧 图7-2 异步通信帧格式 8位数据 (1) 起始位： 在没有数据传送时，通信线上处于逻辑“1”状态。当发送端要发送1个字符数据时，首先发送1个逻辑“0”信号，这个低电平便是帧格式的起始位。其作用是向接收端表示发送端开始发送一帧数据。接收端检测到这个低电平后，就准备接收数据信号。 (2) 数据位： 在起始位之后，发送端发出(或接收端接收)的是数据位，数据的位数没有严格的限制，5～8位均可。由低位到高位逐位传送。 (3) 奇偶校验位： 数据位发送完(接收完)之后，可发送一位用来检验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇偶校验是收发双方预先约定好的有限差错检验方式之一。有时也可不用奇偶校验。 (4) 停止位： 字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”电平有效，它可占1位、1.5位或2位。停止位表示传送一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准备。 5.1.2 串行通信的波特率 波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概念，它是指传输数据的速率, 亦称比特率。波特率的定义是每秒传输二进制数码的位数,它的单位是位/秒（b/s） 。如：波特率为1200bps是指每秒钟能传输1200位二进制数码。 波特率的倒数即为每位数据传输时间。例如：波特率为1200bps，每位的传输时间为： 1 ) ( 833 . 0 1200 ms d T = = 规定的标准波特率: 50，75，110，300，600，1200 2400，4800，9600，19200b/s 举例： 在某异步串行通信中，传送一个字符，包括一个起始位，8个数据位，1个偶校验位，二个停止位。设波特率为1200b/s，则每秒所能传送的字符数是： 1200/（1+8+1+2）=100个 5.2 串行通信标准 TXD (Transmitted data) ： 为发送数据信号。串行数据传送信号由该脚发出送上通信线路到MODEM (DTE→DCE) ，在不传送数据时该脚为逻辑1。 RXD (Received data) ： 接收数据信号，来自通信线路的串行数据信号由该脚进入系统(DCE→DTE) GND： 地信号，是其它引脚的参考电位信号。 一类为基本数据传送信号有TXD,RXD,GND 零调制解调器连接 这种方法只适于15m以内的串行通信 （3）电平转换 由于RS-232C信号电平与 TTL电平不兼容，因此，为了与TTL器件连接必须进行信号电平转换。实现这种电平转换的电路称为RS-232C接口电路。一般有两种形式：一种是采用运算放大器、晶体管、光电隔离器等器件组成的电路来实现；另一种是采用专门集成芯片(如MC1488、MC1489、MAX232等)来实现。 MAX232接口电路 MAX232芯片是MAXIM公司生产的具有两路接收器和驱动器的IC芯片，其内部有一个电源电压变换器，可以将输入+5V的电压变换成RS-232C输出电平所需的±12V电压。所以采用这种芯片来实现接口电路特别方便，只需单一的+5V电源即可。 R2out T1in T2in R1out R1in T1out GND 1 2 3 4 6 5 8 7 15 16 14 13 10 11 12 9 C1+ V+ C1- C2+ C2- V- T2out R2in VCC 图