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现场总线技术-3-Modbus.ppt

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第3章 串行通信接口与Modbus协议,3.1 串行通信接口,串行数据格式 数据的串行传输可以是2种类型之一:同步数据传输或异步数据传输。 串行数据传输中的二进制代码在一条总线上以数据位为单位按时间顺序逐位传送,接收端按顺序逐位接收,它必须能正确地按位区分才能正确恢复发送端送出的数据。 串行通信中的发送者和接收者都需要使用时钟信号,通过时钟决定什么时候发送和读取每一位数据。同步传输和异步传输是串行通信中使用时钟信号的不同方式。,3.1 串行通信接口,在异步数据传输中,数据是一帧一帧传送的,每一帧中包含一个字符代码或一个字节的数据。 每一帧数据通常包含4个部分:起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位“0”,然后是5-8位数据(规定低位bit0在前,高位bit7在后),接下来是奇偶校验位(可省略),最后是1个或多个停止位“1”。,3.1 串行通信接口,在串行通信中,用“波特率”来描述数据的传输速率。所谓波特率,即每秒钟传送的二进制位数,其单位为bps(bits per second)。它是衡量串行数据速度快慢的重要指标。 国际上规定了一个标准波特率系列:110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、14.4Kbps、19.2Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps。 例如:9600bps,指每秒传送9600位,包含字符的数位和其它必须的数位,如起始位、停止位和奇偶校验位等。,3.1 串行通信接口,大多数串行接口电路的接收波特率和发送波特率可以分别设置,但接收方的接收波特率必须与发送方的发送波特率相同。 通信线上所传输的字符数据(代码)是逐位传送的,1个字符由若干位组成,因此每秒钟所传输的字符数(字符速率)和波特率是两种概念。 在串行通信中,所说的传输速率是指波特率,而不是指字符速率,它们两者的关系是:假如在异步串行通信中,传送一个字符,包括12位(其中有一个起始位,8个数据位,2个停止位),其传输速率是1200b/s,每秒所能传送的字符数是1200/(1+8+1+2)=100个。,3.1 串行通信接口,字符编码 串行数据由若干个二进制的“0”和“1”的组合来表示,为了使其具有确定的含义,需要对这些“0”和“1”的组合进行约定,这就是所谓的字符编码。 目前常用的字符编码有2种:ASCII码和EBCDIC码,其中ASCII码的使用较为普遍。,3.1 串行通信接口,ASCII码 ASCII是英文American Standard Code for Information Interchange的简写,即美国标准信息交换码。 原始的ASCII码由7位二进制数组成,用来表示可打印的字符、格式字符和数据链接或控制字符。目前,大多数计算机都采用这种编码形式。,3.1 串行通信接口,串行通信接口标准经过使用和发展,目前已经有几种,但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。 RS-232C标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议,它适合于数据传输速率在0~20000bps范围内的通信。 这个标准对串行通信接口的有关问题,如信号线的功能、电气特性等都作了明确规定。,3.1 串行通信接口,DTE-DCE接口 在计算机设备内部处理的数据为并行格式,如果要实现计算机类设备之间的串行通信,需要在数据的发送端将并行数据转换为串行数据,在接收端再将串行数据转换为并行数据,完成这种并行→串行及串行→并行数据转换的器件称为UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter),即通用异步收发接口。,3.1 串行通信接口,RS-232C的接口标准 RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准,其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会,RS(Recommended Standard)代表推荐标准,232是标识号,C代表RS-232的第3次修改(1969),在这之前,有RS-232B、RS-232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。 大家熟悉的个人电脑上的COM1、COM2接口,就是RS-232C接口。,3.1 串行通信接口,电气特性 EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。值得注意的是RS-232C的数据线采用的是负逻辑。 在数据线(TxD和RxD)上: 逻辑1(MARK)= -3V~-15V 逻辑0(SPACE)= +3~+15V 在控制线(RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等)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~
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