通信接口協(xié)議介紹
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為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA在RS-422的基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時(shí)，廣泛采用RS-485收發(fā)器。
RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)器將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸出；在接收端，接收器將差分信號(hào)變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測(cè)低達(dá)200mV的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)千米以外。
RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。而采用四線連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線還是二線連接方式總線上可連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400個(gè)節(jié)點(diǎn)。
RS-485與RS-422的共模輸出電壓是不同的。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間， RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12KΩ；RS-422是4kΩ；RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。但RS-422的驅(qū)動(dòng)器并不完全適用于RS-485網(wǎng)絡(luò)。
RS-485與RS-422一樣，最大傳輸速率為10Mb/s。當(dāng)波特率為1200bps時(shí)，最大傳輸距離理論上可達(dá)15千米。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。
RS-485需要2個(gè)終接電阻，接在傳輸總線的兩端，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。
RS485是RS422的子集，只需要DATA+（D+）、DATA-（D-）兩根線。RS485與RS422的不同之處在于RS422為全雙工結(jié)構(gòu)，即可以在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，而RS485為半雙工結(jié)構(gòu)，在同一時(shí)刻只能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。
RS485總線上也可以掛接多臺(tái)設(shè)備，用于組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)及多點(diǎn)到多點(diǎn)的通信（多點(diǎn)到多點(diǎn)是指總線上所接的所有設(shè)備及上位機(jī)任意兩臺(tái)之間均能通信）。
連接在RS485總線上的設(shè)備也要求具有相同的通信協(xié)議，且地址不能相同。在不通信時(shí)，所有的設(shè)備處于接收狀態(tài)，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，串口才翻轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，以避免沖突。
為了抑制干擾，RS485總線常在最后一臺(tái)設(shè)備之后接入一個(gè)120歐的電阻。
很多設(shè)備同時(shí)有RS485接口方式和RS422接口方式，常共用一個(gè)物理接口，見圖1-8-14。圖中，RS485的D+和D-與RS422的T+和T-共用。
操作方式 電平 差分 差分
最大傳輸速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)
驅(qū)動(dòng)器輸出電壓 無(wú)負(fù)載時(shí) ±5V～±15V ±5V ±5V
有負(fù)載時(shí) ±2V ±1.5V
驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗 3kΩ～7kΩ 100Ω(min) 54Ω(min)
接收輸入阻抗 3kΩ～7kΩ 4kΩ 12kΩ
接收器靈敏度 ±3V ±200mV ±200mV
工作方式 全雙工 全雙工 半雙工
連接方式 點(diǎn)到點(diǎn) 點(diǎn)到多點(diǎn) 多點(diǎn)到多點(diǎn)
表1-8-2 RS232、RS422、RS-485接口性能比較
最大傳輸速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)
驅(qū)動(dòng)器輸出電壓 無(wú)負(fù)載時(shí) ±5V～±15V ±5V ±5V
有負(fù)載時(shí) ±2V ±1.5V
驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗 3kΩ～7kΩ 100Ω(min) 54Ω(min)
接收輸入阻抗 3kΩ～7kΩ 4kΩ 12kΩ
接收器靈敏度 ±3V ±200mV ±200mV
工作方式 全雙工 全雙工 半雙工
連接方式 點(diǎn)到點(diǎn) 點(diǎn)到多點(diǎn) 多點(diǎn)到多點(diǎn)
表1-8-2 RS232、RS422、RS-485接口性能比較
①數(shù)據(jù)傳輸速率高。USB標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸速率為12Mbps，最新的USB2.0支持最高速率達(dá)480Mbps。同串行端口比，USB大約快1000倍；同并行端口比，USB端口大約快50%。
②數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB總線控制協(xié)議要求在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)含有3個(gè)描敘數(shù)據(jù)類型、發(fā)送方向和終止標(biāo)志、USB設(shè)備地址的數(shù)據(jù)包。USB設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)偵錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?BR> ③同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備。USB可通過(guò)菊花鏈的形式同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備，理論上可達(dá)127個(gè)。
④USB接口能為設(shè)備供電。USB線纜中包含有兩根電源線及兩根數(shù)據(jù)線。耗電比較少的設(shè)備可以通過(guò)USB口直接取電?？赏ㄟ^(guò)USB口取電的設(shè)備又分低電量模式和高電量模式，前者最大可提供100毫安的電流，而后者則是500毫安。
⑤支持熱插拔。在開機(jī)情況下，可以安全地連接或斷開設(shè)備，達(dá)到真正的即插即用。
USB還具有一些新的特性，如：實(shí)時(shí)性（可以實(shí)現(xiàn)和一個(gè)設(shè)備之間有效的實(shí)時(shí)通信）、動(dòng)態(tài)性（可以實(shí)現(xiàn)接口間的動(dòng)態(tài)切換）、聯(lián)合性（不同的而又有相近的特性的接口可以聯(lián)合起來(lái)）、多能性（各個(gè)不同的接口可以使用不同的供電模式）。
②數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB總線控制協(xié)議要求在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)含有3個(gè)描敘數(shù)據(jù)類型、發(fā)送方向和終止標(biāo)志、USB設(shè)備地址的數(shù)據(jù)包。USB設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)偵錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?BR> ③同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備。USB可通過(guò)菊花鏈的形式同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備，理論上可達(dá)127個(gè)。
④USB接口能為設(shè)備供電。USB線纜中包含有兩根電源線及兩根數(shù)據(jù)線。耗電比較少的設(shè)備可以通過(guò)USB口直接取電?？赏ㄟ^(guò)USB口取電的設(shè)備又分低電量模式和高電量模式，前者最大可提供100毫安的電流，而后者則是500毫安。
⑤支持熱插拔。在開機(jī)情況下，可以安全地連接或斷開設(shè)備，達(dá)到真正的即插即用。
USB還具有一些新的特性，如：實(shí)時(shí)性（可以實(shí)現(xiàn)和一個(gè)設(shè)備之間有效的實(shí)時(shí)通信）、動(dòng)態(tài)性（可以實(shí)現(xiàn)接口間的動(dòng)態(tài)切換）、聯(lián)合性（不同的而又有相近的特性的接口可以聯(lián)合起來(lái)）、多能性（各個(gè)不同的接口可以使用不同的供電模式）。
對(duì)主要協(xié)議起補(bǔ)充作用的協(xié)議有五個(gè)，它們是通過(guò)TCP/IP提供的五個(gè)應(yīng)用服務(wù)：文件傳輸協(xié)議（FTP）、遠(yuǎn)程登錄協(xié)議（TELNET）、 簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）、域名服務(wù)（DNS）、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)（RMON）等。另外超文本傳輸協(xié)議（HTTP）用于在Internet上為使用WWW瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn)的用戶傳輸超文本標(biāo)記語(yǔ)言文檔，包括音頻、圖像、視頻和圖形文件。可以使用Ping應(yīng)用程序?qū)ν粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)上或者不同網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，確定對(duì)方是否連接并且可以進(jìn)行響應(yīng)。作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員，可以使用Ping另外一個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)快速驗(yàn)證LAN或WAN連接是否正常工作。Traceroute（Tracert）應(yīng)用程序使用戶可以跟蹤網(wǎng)絡(luò)兩點(diǎn)間的跳數(shù)。
上面介紹的編址稱為IPv4，IPv4已經(jīng)消耗盡了所有的地址。由于IPv4不能提供網(wǎng)絡(luò)安全，也不能實(shí)施復(fù)雜的路由選項(xiàng)，如在QoS的水平上創(chuàng)建子網(wǎng)等，所以應(yīng)用也受到了限制。同時(shí)，IPv4除了提供廣播和多點(diǎn)傳送編址外，并不具備多個(gè)選項(xiàng)來(lái)處理多種不同的多媒體應(yīng)用程序，如流式視頻或視頻會(huì)議等。為適應(yīng)I P的爆炸式應(yīng)用，Internet工程任務(wù)組（IETF）開始了IPng(IP next generation)的初步開發(fā)。1996年，IPng的研究誕生了一種稱為IPv6的新標(biāo)準(zhǔn)，IPv6具有128位編址能力。
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