常用通信接口标准RS232485I2C等.docx

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常用通信接口标准RS232485I2C等

GPIB

一、简介：

GPIB（General-PurposeInterfaceBus）-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。

　　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年NI公司提出HS488

1965年,惠普公司（Hewlett-Packard）设计了惠普接口总线（HP-IB,用于连接惠普的计算机和可编程仪器.由于其高转换速率（通常可达1Mbytes/s）,这种接口总线得到普遍认可,并被接收为IEEE标准488-1975和ANSI/IEEE标准488.1-1987.后来,GPIB比HP-IB的名称用得更广泛.ANSI/IEEE488.2-1987加强了原来的标准,精确定义了控制器和仪器的通讯方式.可编程仪器的标准命令（StandardCommandsforProgrammableInstruments,SCPI）采纳了IEEE488.2定义的命令结构,创建了一整套编程命令

二、接口与总线

接口部分是由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传输的信息进行发送、接收、编码和译码；总线部分是一条无源的多芯电缆，用做传输各种消息。

将具有GPIB接口的仪器用GPIB总线连接起来的标准接口总线系统。

　　在一个GPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络至少有“讲者”、“听者”、“控者”三类仪器装置。

　　讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置（如测量仪器、数据采集器、计算机等），在一个GPIB系统中，可以设置多个讲者，但在某一时刻，只能有一个讲者在起作用。

　　听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置（如打印机、信号源等），在一个GPIB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。

　　控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻址或允许“讲者”使用总线等。

控者通常由计算机担任，GPIB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用。

三、接口系统的基本特征

（1）可以用一条总线互相连接若干台装置，以组成一个自动测试系统。

系统中装置的数目最多不超过15台，互连总线的长度不超过20m。

（2）数据传输采用并行比特（位）、串行字节（位组）双向异步传输方式，其最大传输速率不超过1兆字节每秒。

?

　　（3）总线上传输的消息采用负逻辑。

低电平（≤+0.8V）为逻辑“1”，高电平（≥+2.0V）为逻辑“0”。

　　（4）地址容量。

单字节地址：

31个讲地址，31个听地址；双字节地址：

961个讲地址，961个听地址。

　　（5）一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。

四、应用

我们使用一台计算机，通过GPIB控制卡可以实现和一台或多台仪器的听、讲、控功能，并组成仪器系统，使我们的测试和测量工作变得快捷,简便,精确和高效。

通过GPIB电缆的连接，可以方便地实现星型组合、线型组合或者二者的组合。

　　与GPIB对应的是一种工程控制用的协议，最初由HP公司提出，目前成为一种国际标准，遵守的协议为IEE

USB接口的高性能IEEE-488GPIB卡（2张）

E488。

一般被用来使用任何编程语言如VB、Vc、C++实现电脑对仪器的控制。

当然也有某些仪器制造商自己开发的语言支持GPIB。

如keithley公司使用的testpoint，NI公司的Labview等。

实现这种控制首先要被控仪器支持GPIB，其次，工控机安装IEEE488卡，并通过gpib线连接两个设备。

　　GPIB比串口控制提高了传输速率和同时支持的设备总数。

但是目前已经被传输速率更快支持设备总数更多的lan接口替代。

RS232

RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。

它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。

该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

随着设备的不断改进，出现了代替DB25的DB9接口，现在都把RS232接口叫做DB9。

一、简介

RS-232是现在主流的串行通信接口之一。

　　由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。

RS232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。

即：

逻辑“1”为-5—-15V；逻辑“0”：

+5—+15V，噪声容限为2V。

即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负。

与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在“南方的老树51CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。

　　（3）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。

　　（4）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。

二、接口定义

RS232（DB9）

　　1DCD载波检测

　　2RXD接收数据

　　3TXD发送数据

　　4DTR数据终端准备好

　　5SG信号地

　　6DSR数据准备好

　　7RTS请求发送

　　8CTS允许发送

　　9RI振铃提示

RS232（DB25）

　　1频蔽地线

2TXD发送数据

　　3RXD接收数据

　　4RTS请求发送

　　5CTS允许发送

　　6DSR数据准备好

　　7SG信号地

　　8DCD载波检测

　　9发送返回（+）

　　10未定义

　　11数据发送（-）

　　12~17未定义

　　18数据接收（+）

　　19未定义

　　20数据终端准备好DTR

　　21未定义

　　22振铃RI

　　23~24未定义

　　25接收返回（-）标准的细节

　　在RS-232标准中，字符是以一串行的比特串来一个接一个的串行（serial）方式传输，优点是传输线少，配线简单，传送距离可以较远。

最常用的编码格式是异步起停（asynchronousstart-stop）格式，它使用一个起始比特后面紧跟7或8个数据比特（bit），然后是可选的奇偶校验比特，最后是一或两个停止比特。

所以发送一个字符至少需要10比特，带来的一个好的效果是使全部的传输速率，发送信号的速率以10划分。

一个最平常的代替异步起停方式的是使用高级数据链路控制协议（HDLC）。

　　在RS-232标准中定义了逻辑一和逻辑零电压级数，以及标准的传输速率和连接器类型。

信号大小在正的和负的3－15v之间。

RS-232规定接近零的电平是无效的，逻辑一规定为负电平，有效负电平的信号状态称为传号marking，它的功能意义为OFF，逻辑零规定为正电平，有效正电平的信号状态称为空号spacing，它的功能意义为ON。

根据设备供电电源的不同，±5、±10、±12和±15这样的电平都是可能的。

　　mark和space是从电传打字机中来的术语。

电传打字机原始的通信是一个简单的中断直流电路模式，类似与圆转盘电话拨号的中的信号。

Marking状态是指电路是断开的，spacing状态就是指电路是接通的。

一个space就表明有一个字符要开始发送了，相应的停止的时候，停止位就是marking。

当线路中断的时候，电传打字机不打印任何有效字符，周期性的连续收到全零信号

　　RS-232设计之初是用来连接调制解调器做传输之用，也因此它的脚位意义通常也和调制解调器传输有关。

RS-232的设备可以分为数据终端设备（DTE，DataTerminalEquipment,Forexample,PC）和数据通信设备（DCE，DataCommunicationEquipment）两类，这种分类定义了不同的线路用来发送和接受信号。

一般来说，计算机和终端设备有DTE连接器，调制解调器和打印机有DCE连接器。

但是这么说并不是总是严格正确的，用配线分接器测试连接，或者用试误法来判断电缆是否工作，常常需要参考相关的文件说明。

　　RS-232指定了20个不同的信号连接，由25个D-sub（微型D类）管脚构成的DB-25连接器。

很多设备只是用了其中的一小部分管脚，出于节省资金和空间的考虑不少机器采用较小的连接器，特别是9管脚的D-sub或者是DB-9型连接器被广泛使用绝大多数自IBM的AT机之后的PC机和其他许多设备上。

DB-25和DB-9型的连接器在大部分设备上是雌型，但不是所有的都是这样。

最近，8管脚的RJ-45型连接器变得越来越普遍，尽管它的管脚分配相差很大。

EIA/TIA561标准规定了一种管脚分配的方法，但是由DaveYost发明的被广泛使用在Unix计算机上的Yost串连设备配线标准（"YostSerialDeviceWiringStandard"）以及其他很多设备都没有采用上述任一种连线标准。

　　下表中列出的是被较多使用的RS-232中的信号和管脚分配：

　　DB9Male（PinSide）DB9Female（PinSide）

　　--------------------------

　　\12345/\54321/

　　\6789/\9876/

　　------------------信号DB-25DB-9EIA/TIA561Yost

　　公共接地7544,5

　　发送数据（TD）2363

　　接受数据（RD）3256

　　数据终端准备（DTR）20432

　　数据准备好（DSR）6617

　　请求发送（RTS）4781

　　清除发送（CTS）5878

　　数据载波检测（DCD）8127

　　振铃指示（RI）2291－

　　TXDDTE->DCEDTESENDDATA

　　RXDDCE->DTEDTERECEIVEDATA

　　RTSDTE->DCEDTEREQUESTSEND

　　CTSDCE->DTEACKTODTE'SRTS

　　DSRDCE->DTEDCEISREADY

　　GND

　　DCDDCE->DTEDCDETECTED

　　DTRDTE->DCEDTEISREADY

　　RIDCE->DTERINGINDICATION

　　信号的标注是从DTE设备的角度出发的，TD、DTR和RTS信号是由DTE产生的，RD、DSR、CTS、DCD和RI信号是由DCE产生的。

接地信号是所有连接都公共的，在Yost的标准中接地信号外部有两个管脚事实上是同一个信号。

如果两个通信设备的距离相差的很远或者是有两个不同的供电系统供电，那么地信号在两个设备间会不一样，从而导致通信失败，跟踪描述这样的情形是很困难的。

三、电缆

由于RS-232实现中的各种不