RS422485的设计与应用Word文件下载.docx

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关键词：

RS-422/485串行通信接口标准

Abstract

RS-422/485al-lianceelectronic（EIA）,theElectronicIndustryAssociation（industries）intheendof1970s,theintroductionofdigitalcommunicationelectricalstandards.Thestandardadoptsthebalanceddrivedifferentialreceivercircuit,themaximumtransmissionrateof10Mb/s,themaximumtransmissiondistanceof1200m,RS-422forfullduplex,RS-485forthehalfduplexserialcommunicationinterfacestandardRSa422/48,hassignificantadvantages:

stronganti-interferenceability,transmissiondistance,hightransmissionrate,andthusinthedistributedcontrolsystemandindustriallocalnetworkhasbeenwidelyused.RS-422/485onlytotheinterfaceelectricalcharacteristicsspecified,noprovisionsofconnectors,cablesandcommunicationprotocols.Therefore,inpracticalengineeringandapplication,theuseraccordingtotheactualsituationofself-designed,totheactualapplicationbroughtmanyproblems.Fromtheviewpointofphysicallayer,transportlayerandapplicationlayer,thedesignandapplicationofthedesignandapplicationofserialasynchronouscommunicationinterfaceisproposed,whichcanregulatethedesignofRS422/485.AndRS-422/485inmanyareasalsobegantousemoreandmore,suchas:

thermalpowerautomationsystem,electricalisolation,serialport,etc..Andtheutilizationrateishigh,theoperationisconvenient.

Keywords:

RS-422/485serialcommunicationinterfacestandard

一、实验目的1

二、实验条件1

2.1开发软件1

2.2实验设备1

三、原理及其应用1

3.1应用1

3.2原理1

3.2.1物理层1

3.2.2传输层3

3.2.3应用层4

4.1软件设计4

4.2硬件设计5

五、实验结果分析与总结6

参考文献7

一、实验目的

RS-422/485电气标准被广泛应用于近距离数字系统之间的数据传输。

为了扩大串行通信的有效传输距离,提高通信传输速率,增强抗干扰能力,EIA制定了RS-422/485串行总线通信标准,也叫双端接口电气标准或平衡传输电气标准。

RS-422/485与RS）232C的关键不同之处在于将单端输入改为双端差分输入,信号地不再共用,通信双方的信号地不再连在一起。

然而，此电气标准及其通讯接口在工程中，常常发生不规范设计和应用的情况，重则导致接口器件经常损坏，轻则通讯误码率高，最终影响系统的通讯。

所以我们采用采用双端差分输入,总线的抗干扰能力强;

（2）互连双方的信号地分立,两条信号线形成回路,避免了电平偏移,同时也避免了潜在接地问题;

（3）输出端采用双端平衡驱动,其信号放大倍数高,信号传输距离远。

RS-422支持全双工串行通信,RS-485支持半双工串行通信。

同时将RS-422/485接口设计和应用划分为3个层次——物理层、传输层和应用层。

并且在每个应用层设计和应用的方法和要求，和必要的协议。

二、实验条件

2.1开发软件

C++、嵌入式、RAM

2.2实验设备

摄像头、各种控件的GUI、鼠标、计算机

三、原理及其应用

3.1应用

利用TW2824的OSD功能实现了GUI接口在监视通道，通过显示包含各种控件的GUI界面，使用户能够通过鼠标来设置DVR的摄像头，录像时间等参数，极大的方便了用户的使用。

在编码通道，将时间、摄像头编号等附加信息叠加在视频信号上进行存储。

整体上达到了比较理想的效果，也为其它系统的OSD设计提供了一种参考。

3.2原理

3.2.1物理层

实现通讯的最底层物理连接，包含串行异步通讯，接口和连线。

电气接口以RS-422或RS-485标准实现串行数据的传输。

串行异步通讯接口可分为通讯接口和电气接口，其中通讯接口以UART协议实现串并之间的转换，通讯接口可构造成非智能或智能接口。

由RS-422/485串行异步通讯接口构成的通讯网络，在物理层设计考虑下列要点：

（a）根据RS-422和RS-485的电气规范，RS-422可以在一对平衡线上连接1个发送器、最多10个接收器，RS-485可以在一对平衡线上连接最多32个发送器、最多32个接收器。

（b）距离RS-422/485采用24AWG双绞电缆时传输距离与最大传输速率的关系如表1所示

（c）连线为保证信号传输的连续性，减少信号的反射，要避免电缆的分叉。

如果不行，应当减少长度。

（d）为吸收信号的反射，按照RS-422/485基准，RS-422在线缆最远端并接匹配电阻100-140,典型值100。

RS-485在线缆开始和末端各并接匹配电阻100-140,典型值120。

（e）瞬态保护由于RS-422/485抗共模电压的范围较低，分别为±

7V和-7V~+12V，在静电或雷电等情况下很容易超过此范围，从而导致器件的损坏。

解决方法可采用在传输线与信号地线上

加钳位二极管，使共模信号电压不超过范围；

或者使发、收系统的共模信号等电位，即信号地需要互连，使两系统共地。

通常不希望进行通讯的两系统共地，解决方法是在各系统的电气接口与通讯接口之间加隔离电路。

归纳起来可有两种瞬态保护方案：

“不隔离＋旁路”和“隔离＋旁路”，分别如图1和图2所示，采用何种方案需要根据具体系统情况而定

（f）三态保护在发送器无信号输出时，差分线呈现高阻，即不稳定状态，容易收到外界干扰，可能在接收器端产生变化，可能触发串行通讯接口接收干扰数据。

为使线路闲置时状态稳定，在传输线上增加上拉（+信号到电源）和下拉（－信号到信号地）电阻，阻值1K。

3.2.2传输层

传输层实现基本数据流的传输，包括数据字的传输和数据帧的传输。

传输层实现两系统之间底层的数据传输，所以应首先确定传输层通讯协议。

此通讯协议通常要规定：

通常通过软件对硬件进行初始设置，以选择通讯的波特率，如波特率4800、9600、…、614400等。

对硬件进行初试设置字的格式等，通常选用标准的UART数据字格式：

起始位、数据位、校验位（可选）和停止位。

在数据字定义的基础上，组织一批数据（数据帧）的传输，数据帧可采用此格式定义：

帧头、帧号、帧长、数据、…、数据、校验、帧尾。

其中，帧头——一帧数据的开始，与帧中其它元素尽量保证惟一性，便于接收方对

“帧头”通过时间间隔不同而识别。

对于数据帧的传输，在通讯协议中要明确下列内容：

（1）帧内字节之间最大时间间隔；

（2）对周期性帧，保证帧的传输在周期内传输完成，并留有20%以上余量；

（3）接收方以“帧头”搜索，并以“帧头”、“帧号”、“帧长”和“帧尾”结合进行帧完整性判断；

（4）接收方要对“帧头”、“帧号”、“帧长”和“帧尾”结合进行有效性判断；

（5）接收方在帧完整性保证条件下，通过“校验”对帧的数据正确性进行判断；

（6）接收方和发送方通过超时判断，避免“死等”；

（7）当帧完整性、有效性、正确性不能满足或超时时，则软件置错误标志，通知主流程；

（8）接收方对字节间无间隔的帧接收时不丢数。

3.2.3应用层

应用层是指应用程序通过调用传输层的帧及数据字的传输，而实现应用程序中的通讯工作。

为了使通讯协议简单，通讯可靠，在通讯系统中常采用“主－从”及“命令－应答”方式，即每次通讯工作均由“主机”发出命令帧，由“从机”返回响应帧。

在定义应用层通讯协议时，还应明确：

（1）若为周期性，明确发送方周期时间及帧间最大时间间隔。

（2）明确帧是周期或非周期传输；

（3）明确帧的最大长度和最小长度另外，协议中还需定义通讯失败的处理方法。

对于采用智能接口时，应用层的使用要有上述相关要求外，当发现智能接口帧通讯错误，若干次重试后仍然错误，主CPU可发复位命令使智能接口复位并初始化，再重试若干次仍然错误，则主CPU报告通讯故障，停止该接口使用。

四、实验设计步骤

4.1软件设计

TW2824具有两个视频通道，可以将其中的一个设置为监控等实时查看，另外一个设置为产生视频数据流传送给编码部件，进行各种格式的编码如MPEG4。

两个通道的OSD部分是完全独立的，本项目中利用OSD在监控通道叠加GUI系统，使用户可以通过鼠标来设置DVR的参数，如监视的模式、摄像头的角度等。

在编码通道中，利用OSD叠加了时间、摄像头编号等信息，这样在回放时就能很方便的获知视频图像摄取的时间等附加信息。

TW2824每个通道的OSD具有两块RAM：

字体存储器（FONTRAM）和显示存储器（DISPLAYRAM）。

字体存储器存放字体等要显示的字模，显示存储器用来存储字符的索引、属性等信息。

实现流程图

4.2硬件设计

本课题采用的DVR的总体结构如图1所示，其中