串行數(shù)據(jù)線的一個總結和概述

是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會，EIA) 所制定的異步傳輸標準接口。通常 RS-232 接口以9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)。(Electronic Industries Association

RS-232-C標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

RS-232-C標準規(guī)定，驅動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。

以上規(guī)定說明了RS-323C標準對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號）的電平高于+3V；對于控制信號；接通狀態(tài)（ON）即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在±(3～15)V之間。

由于RS232接口標準出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點：

（1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。

（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹51CPLD開發(fā)板中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個原因。”

（3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

（4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能用在50米左右。

RS485

RS485采用差分信號負邏輯，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網(wǎng)絡中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題： RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。理論上RS485的最長傳輸距離能達到1200米。

1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。

2. RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps

3. RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。

4. RS-485最大的通信距離約為1219M，最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節(jié)點，最大的可以支持到400個節(jié)點。

因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

RS422

RS-422是差模傳輸，抗干擾能力強，能傳1200米，RS232最多傳輸15米。RS422總線與RS485和RS422電路原理基本相同，都是以差動方式發(fā)送和接受，不需要數(shù)字地線。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因，這正是二者與RS232的根本區(qū)別，因為RS232是單端輸入輸出，雙工工作時至少需要數(shù)字地線 、發(fā)送線和接受線三條線（異步傳輸），還可以加其它控制線完成同步等功能。

RS422通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，而RS485只能半雙工工作，發(fā)收不能同時進行，但它只需要一對雙絞線。

RS422和RS485在19kpbs下能傳輸1142米。用新型收發(fā)器線路上可連接臺設備。

1394

IEEE 1394，別名火線（FireWire）接口，是由蘋果公司領導的開發(fā)聯(lián)盟開發(fā)的一種高速度傳送接口，數(shù)據(jù)傳輸率一般為800Mbps?；鹁€（FireWire）是蘋果公司的商標。Sony的產(chǎn)品稱這種接口為iLink。

IEEE1394的特點可以歸結如下:

(1)高速率

IEEE1394-1995中規(guī)定速率為100Mbit/s到400Mbit/s。IEEE1394b中更高的速度是800Mbit/s到3.2Gbit/s。其實400Mbps就幾乎可以滿足所有的要求?，F(xiàn)在通?？赡苓_到的物理流LSI速度是200Mbps。另外,實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一般都要經(jīng)過壓縮處理,并不是直接傳輸原始視頻數(shù)據(jù)。因此可以說,200Mbps已經(jīng)是能夠滿足實際需要的速度。但對多路數(shù)字視頻信號傳輸來說,傳輸速率總是越高越好、永無止境。

(2) 實時性

IEEE1394的特點是利用等時性傳輸來保證實時性。在這一點上,SSA,FiberChannel及Ultra SCSI也都與IEEE1394具有同樣的性能。

(3) 采用細纜,便于安裝

4. 根信號線與2根電源線構成的細纜使安裝十分簡單,而且價格也比較便宜。但接點間距只有4.5米,似乎略顯不足。所以也有人在探討延伸接點間距的方法。已發(fā)表的實驗品POF可以將接點間距延長至70米。

(4) 總線結構

IEEE1394是總線,不是I/O。向各裝置傳送數(shù)據(jù)時,不是像網(wǎng)絡那樣用I/O傳送數(shù)據(jù),而是按IEEE1212標準讀寫列入轉換的空間?？傊?從上一層看,IEEE1394是與PCI相同的總線。

1394總線和常見的USB總線的不一樣之處在于1394是一個對等的總線, 對等總線就是說, 任何一個總線上的設備都可一主動的發(fā)出請求. 有點象圓桌會議一樣, 大家地位平等. 而USB總線上的設備, 則都是等待主機發(fā)送請求, 然后做相應的動作. 因而1394設備更加智能化一些, 當然因此也變得復雜一些, 成本高一些. 1394總線的這個特性決定了1394可以是脫離以桌面主機為中心的束縛, 對于數(shù)字化家電來說, 1394更加有吸引力.

1394總線的拓樸結構和USB是一樣的, 是樹形結構. 樹形結構就是所有的連接在一起的設備不能形成一個環(huán)(圈). 否則就可能不能正常工作. 不過1394b提出了一個避免環(huán)狀結構的方法, 在即使設備連接形成一個圓圈時, 也能保證正常工作. 1394和USB這類串行總線和PCI這類并行總線不一樣, 1394和USB這類總線, 兩個設備之間如果必須經(jīng)過第三個設備, 那么數(shù)據(jù)必須也從第三個設備穿過, 也就是說第三個設備也要參與傳輸. 而PCI這類并行總線, 就象一條大馬路鋪到各家的門口, 兩個設備如果商量好傳輸數(shù)據(jù), 并申請到了總線, 就可以直接在兩個設備間傳輸, 不用經(jīng)過第三家. 當然更本質(zhì)的區(qū)別是, 1394是串行的, 而PCI是并行的.

1394總線上的設備之間也會選舉一些設備作為總線的管理作些額外的工作, 如

根節(jié)點: 主要是在總線仲裁中做最終的裁判.

同步資源管理器: 主要是在同步傳輸中, 管理帶寬, 或者提供總線的拓樸結構和有限的電源管理.

總線管理器: 可以設置根節(jié)點, 提供總線拓樸結構, 優(yōu)化網(wǎng)絡的響應時間, 和更高級的電源管理.

(5) 熱插拔

能帶電插拔。增刪新裝置,不必關閉電源,操作非常簡單。

(6) 即插即用

增加新裝置不必設定ID,可自動予以分配。SCSI使用者必須設定SCSI地址,而IEEE1394的使用者不需要任何相關知識,操作非常簡單,接上就可以用。

實際上,每當有新的設備接入某個1394端口時, 整個總線將會進行一個歡迎儀式, 這個是總線自發(fā)的, 和PC主機沒有特殊的關系, 學名叫做總線復位(bus reset). 這個過程, 所有設備重新給自己起名字(節(jié)點標識, NODE ID), 新的設備趁機為自己取個名字. 1394的起名字的機制很簡單, 從0開始往上, 最多到62. 一般葉子節(jié)點的id小, 樹根的id最大. 這個儀式結束后, 大家又是各自干各自的事情了. 1394的bus reset是很平常的事情, 短的只要1us, 長的要160us, 而USB下, 卻跟鳳凰涅盤一樣隆重而冗長, 至少在USB2下, 一個端口復位要150ms, 而一個bus reset就要復位所有連接設備的port, 所以在連接4個設備時必須600ms+以上的時間. 這個并無好壞之分, 只是各自的工作方式不一樣而已.