常用物理接口Word格式.docx
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但都是在RS232标准的基础上经过改进而形成的。
它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。
这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。
由于通行设备厂商都生产与RS232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。
在TXD和RXD上：
逻辑1（MARK）=-3V～-15V
逻辑0（SPACE）=+3～+15V
在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：
信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V
信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V
以上规定说明了RS232C标准对逻辑电平的定义。
对于数据（信息码）：
逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；
对于控制信号；
接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±
（3～15）V之间。
连接器：
由于RS232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15[1]和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。
下面分别介绍两种连接器。
（1）DB-25：
DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：
①异步通信的9个电压信号（含信号地SG[2]）2，3，4，5，6，7，8，20，22
②20mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19，23，24）
③空6个（9，10，11，18，21，25）
④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）
（2）DB-9：
使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2这两个串行接口的连接器。
它只提供异步通信的9个信号。
DB-25型连接器的引脚分配与DB-9型引脚信号完全不同。
因此，若与配接DB-25型连接器的DCE[3]设备连接，必须使用专门的电缆线。
电缆长度：
在通信速率低于20kbps时，RS232C所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。
最大直接传输距离说明：
RS232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE[4]和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。
可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。
为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。
注：
[1]SG，即SignalGround，信号地。
[2]DCE，即DataCommunicationEquipment，数据通讯设备。
[3]DTE，即DataTerminalEquipment，数据终端设备。
2、RS485
由于RS232C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：
Ø
接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL[5]电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。
接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。
针对RS232C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，EIA于1983年制定了RS485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准，它具有以下特点：
1.RS485的电气特性：
逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；
逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。
接口信号电平比RS232C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。
2.RS485的数据最高传输速率为10Mbps
3.RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。
4.RS485最大的通信距离约为1219M，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。
RS485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。
因RS485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。
因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。
RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端连接的RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。
3、RS422
为改进RS232通信距离短、速率低的缺点，RS422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时）（约为1219米），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。
RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
RS422总线与RS485电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字地线。
差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是二者与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线、发送信号线和接受信号线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。
RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。
RS422和RS485在19kpbs下能传输1142米。
RS422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。
实际上还有一根信号地线，共5根线。
由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232拥有更强的驱动能力，因此允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。
即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS422支持点对多点的双向通信。
接收器输入阻抗为4k，故发送端的最大负载能力是10×
4k+100Ω（终接电阻）。
RS422的四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）来完成。
RS422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
RS422需要一个终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
在短距离传输时可以不接终接电阻，即一般在300米以下不需要终接电阻。
终接电阻接在传输电缆的最远端。
4、USB
USB是英文UniversalSerialBUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。
是应用在PC领域的接口技术。
USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。
USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。
不过直到近期，它才得到广泛地应用。
从1994年11月11日发表了USBV0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为2.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。
目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。
USB使用4-Pin插头作为标准插头，采用菊花链的形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。
USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。
目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，主板上也安装有USB接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上还预留有USB插针，可以通过连线接到机箱前面作为前置USB接口以方便使用。
而且USB接口还可以通过专门的USB连机线实现双机互连，并可以通过Hub扩展出更多的接口。
USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps,USB3.0是5Gbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光驱或软驱、USB网卡、ADSLModem、CableModem等，几乎所有的外部设备。
USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。
USB是一种统一的传输规范，但是接口有许多种，最常见的就是电脑上用的那种扁平的，这叫做A型口，里面有4根连线，分为公母接口，一般线上带的是公口，机器上带的是母口。
接下来就是在数码产品上最常见的接口了，由于数码产品体积所限，所以通常用的是MiniB型接口，但是MiniB型接口也有许多种类。
MiniB型5Pin接口可以说是目前最常见的一种接口了，这种接口由于防误插性能出众，体积也比较小巧，所以正在赢得越来越多的厂商青睐，现在这种接口广泛出现在读卡器、MP3、数码相机以及移动硬盘上。
除了前面我们提到的最常见的MiniB型5Pin的接口以外，MiniB型也有其他的接口，其中的一些也比较常见。
比如MiniB型4Pin、MiniB型4PinFlat接口、MiniB型8Pin接口和MiniB型8PinRound接口等。
标准USB接口
标准USB连接器接点序号
功能（主机）
功能（设备）
1
VBUS（4.75－5.25V）
VBUS（4.4－5.25V）
2
D-
3
D+
4
接地
USB信号使用分别标记D+和D-的双绞线传输，它们各自使用半双工的差分信号并协同工作，以抵消长导线的电磁干扰。
5、IEEE1394
IEEE1394，俗称火线接口（FireWire），是由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速度传送接口，数据传输率一般为800Mbps，主要用于视频的采集，在INTEL高端主板与数码摄像机（DV）上可见。
火线（FireWire）是苹果公司的商标。
Sony的产品称这种接口为iLink。
目前较为典型的新一代总线有SCSI、FiberChannel、SSA和USB。
将其作一比较就可以看出，SCSI、FiberChannel、SSA主要是着眼于磁盘等计算机存储设备的；
USB则以低速的键盘、鼠标等为对象；
而IEEE1394以其包含了上述所有特性而具有划时代的意义。
1394版本
1.IEEE1394a-2000（FireWire400）
和IEEE1394-1995几乎相同，改良数个地方之后制定的新规格。
为了和后述的IEEE1394b分别，因此称为“FireWire400”。
在工业上使用的时候，有时就单纯称呼为“.a”。
1394A所能支持理论上最长的线长度为4.5米。
2.IEEE1394b-2002（FireWire800）
FireWire800即为在理论上可达到800Mbps的高速规格，兼容于IEEE1394a，但是接头的形状从IEEE1394a的6Pin变成9Pin，因此需要经由转接线连接。
在工业上使用的时候，有时就单纯称呼为“.b”。
3.IEEE1394c-2006（FireWireS800T）
使用的是CAT-5e的缆线。
FireWireS800T公布于2007年6月8日，提供了一个重大的技术改进，新的接头规格和RJ45相同，并使用CAT-5（5类双绞线）和相同的自动协议，可以使用相同的端口来连接任何IEEE1394设备或IEEE802.3（1000BASE-T以太网双绞线）的设备。
4.S1600和S3200
IEEE1394的推广团体1394TradeAssociation，在2007年12月宣布，将可以在2008年底使用新的扩张规格S1600（理论值达到1.6Gbps）和S3200模式（理论值达3.2Gbps）。
这个扩张规格使用FireWire800现在使用的9Pin接头和缆线，而且将会完全兼容于FireWire400和FireWire800的设备。
这是为了迎战USB3.0规格所作的准备。
IEEE1394的特点可以归结如下：
（1）高速率
IEEE1394-1995中规定速率为100Mbit/s到400Mbit/s。
IEEE1394b中更高的速度是800Mbit/s到3.2Gbit/s。
其实400Mbps就几乎可以满足所有的要求。
现在通常可能达到的物理流LSI速度是200Mbps。
另外，实际传输的数据一般都要经过压缩处理，并不是直接传输原始视频数据。
因此可以说，200Mbps已经是能够满足实际需要的速度。
但对多路数字视频信号传输来说，传输速率总是越高越好、永无止境。
（2）实时性
IEEE1394的特点是利用等时性传输来保证实时性。
在这一点上，SSA，FiberChannel及UltraSCSI也都与IEEE1394具有同样的性能。
（3）采用细缆,便于安装
4根信号线与2根电源线构成的细缆使安装十分简单，而且价格也比较便宜。
但接点间距只有4.5米，似乎略显不足。
所以也有人在探讨延伸接点间距的方法。
已发表的实验品POF可以将接点间距延长至70米。
（4）总线结构
IEEE1394是总线，不是I/O。
向各装置传送数据时，不是像网络那样用I/O传送数据，而是按IEEE1212标准读写列入转换的空间。
总之，从上一层看，IEEE1394是与PCI相同的总线。
1394总线和常见的USB总线的不一样之处在于1394是一个对等的总线，对等总线就是说，任何一个总线上的设备都可以主动的发出请求，有点像圆桌会议一样，大家地位平等。
而USB总线上的设备，则都是等待主机发送请求，然后做相应的动作。
因而1394设备更加智能化一些，当然因此也变得更为复杂，成本较高。
1394总线的这个特性决定了1394可以是脱离以桌面主机为中心的束缚，对于数字化家电来说，1394更加有吸引力。
1394总线的拓扑结构和USB是一样的，是树形结构。
树形结构就是所有的连接在一起的设备不能形成一个环（圈）。
否则就可能不能正常工作，不过1394b提出了一个避免环状结构的方法，在即使设备连接形成一个圆圈时，也能保证正常工作。
1394和USB这类串行总线和PCI这类并行总线不一样，1394和USB这类总线，两个设备之间如果必须经过第三个设备，那么数据必须也从第三个设备穿过，也就是说第三个设备也要参与传输。
而PCI这类并行总线，就像一条大马路铺到各家的门口，两个设备如果商量好传输数据，并申请到了总线，就可以直接在两个设备间传输，不用经过第三家。
当然更本质的区别是，1394是串行的，而PCI是并行的。
1394总线上的设备之间也会选举一些设备作为总线的管理作些额外的工作，如
根节点：
主要是在总线仲裁中做最终的裁判。
同步资源管理器：
主要是在同步传输中，管理带宽，或者提供总线的拓扑结构和有限的电源管理。
总线管理器：
可以设置根节点，提供总线拓扑结构，优化网络的响应时间，和更高级的电源管理。
（5）热插拔
能带电插拔。
增删新装置不必关闭电源，操作非常简单。
（6）即插即用
增加新装置不必设定ID，可自动予以分配。
SCSI使用者必须设定SCSI地址，而IEEE1394的使用者不需要任何相关知识，操作非常简单，接上就可以用。
实际上，每当有新的设备接入某个1394端口时，整个总线将会进行一个“欢迎仪式”，这个是总线自发的，和PC主机没有特殊的关系，学名叫做“总线复位”（busreset）。
这个过程，所有设备重新给自己起名字（节点标识，NODEID），新的设备趁机为自己取个名字。
1394的起名字的机制很简单，从0开始往上，最多到62，一般叶子节点的id小，树根的id最大。
这个仪式结束后，大家又是各自干各自的事情了。
1394的busreset是很平常的事情，短的只要1us，长的要160us。
而USB下，却隆重而冗长，至少在USB2.0下，一个端口复位要150ms，而一个busreset就要复位所有连接设备的port，所以在连接4个设备时必须600ms以上的时间。
这个并无好坏之分，只是各自的工作方式不一样而已。
IEEE1394分为两种传输方式：
Backplane模式和Cable模式。
Backplane模式最小的速率也比USB1.1最高速率高，分别为12.5Mbps/s、25Mbps/s、50Mbps/s，可以用于多数的高带宽应用。
Cable模式是速度非常快的模式，分为100Mbps/s、200Mbps/s和400Mbps/s几种，在200Mbps/s下可以传输不经压缩的高质量数据电影。
USB与IEEE1394的不同之处
两者的传输速率不同。
USB的传输速率与IEEE1394的速率比起来真是小巫见大巫了。
USB的传输速率现在只有480Mbps，只能连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备，而IEEE1394可以使用3.2Gbps，可以用来连接数码相机、扫描仪和信息家电等需要高速率的设备。
两者的结构不同。
USB在连接时必须至少有一台电脑，并且必须需要HUB来实现互连，整个网络中最多可连接127台设备。
IEEE1394并不需要电脑来控制所有设备，也不需要HUB，IEEE1394可以用网桥连接多个IEEE1394网络，也就是说在用IEEE1394实现了63台IEEE1394设备之后也可以用网桥将其他的IEEE1394网络连接起来，达到无限制连接。
两者的智能化不同。
IEEE1394网络可以在其设备进行增减时自动重设网络。
USB是以HUB来判断连接设备的增减了。
两者的应用程度不同。
现在USB已经被广泛应用于各个方面，几乎每台PC主板都设置了USB接口，USB2.0也会进一步加大USB应用的范围。
IEEE1394现在只被应用于音频、视频等多媒体方面。
6、GPIO
GPIO是英文GeneralPurposeInputOutput的缩写，中文简称为通用输入/输出总线，它的扩展器利用工业标准I2C、SMBus™或SPI™接口简化了I/O口的扩展。
当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。
每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。
Maxim的GPIO产品线包括8端口至28端口的GPIO，提供推挽式输出或漏极开路输出。
提供微型3mmx3mmQFN封装。
GPIO的优点（端口扩展器）：
低功耗：
GPIO具有更低的功率损耗（大约1μA，工作电流则为100μA）。
集成I2C从机接口：
GPIO内置I2C从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。
小封装：
GPIO器件提供最小的封装尺寸―3mmx3mmQFN。
快速上市：
不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作！
灵活的灯光控制：
内置多路高分辨率的PWM输出。
可预先确定响应时间：
缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。
更好的灯光效果：
匹配的电流输出确保均匀的显示亮度。
布线简单：
仅需使用2条就可以组成I2C总线或3条组成SPI总线。
7、IEEE488
IEEE-488总线是并行总线接口标准。
IEEE-488总线用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。
它按位并行、字节串行双向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可连接15台设备。
最大传输距离为20米，信号传输速度一般为500KB/s，最大传输速度为1MB/s。
8、GPIB
GPIB是英文GeneralPurposeInterfaceBus的缩写，中文为通用接口总线。
大多数打印机就是通过GPIB线以及GPIB接口与电脑相连。
GPIB简介：
1965年，惠普公司设计HP-IB。
1975年，HP-IB变成IEEE-488标准。
1987年，IEEE488.2被采纳，IEEE488-1978变成IEEE488.1-1987。
1990年，SCPI规范被引入IEEE488仪器。
1992年，修订IEEE488.2。
1993
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