IEEE488總線
IEEE 488是一種并行的外總線,它是20世紀(jì)70年代由HP公司制定的。HP公司為了解決各種儀器儀表與各類計(jì)算機(jī)的接口時(shí),由于互相不兼容而帶來(lái)的連接麻煩,而研制了通用接口總線HP—IB總線。1975年IEEE以IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)總線予以推薦,1977年國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)也對(duì)該總線進(jìn)行認(rèn)可與推薦,定名為IEC—IB。所以這種總線同時(shí)使用了IEEE—488,IEC—IB (IEC接口總線),HP—IB (HP接口總線)或GP—IB (通用接口總線)多種名稱。由于IEEE 488總線的推出,當(dāng)用IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的測(cè)試系統(tǒng)時(shí),不要再加一大堆復(fù)雜的控制電路,IEEE 488系統(tǒng)以機(jī)架層疊式智能儀器為主要器件,構(gòu)成開(kāi)放式的積木測(cè)試系統(tǒng)。因此IEEE 488總線是當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一。
一、 IEEE 488總線使用的約定
(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率≤1 MB/s。
(2) 連接在總線上的設(shè)備 (包括作為主控器的微型機(jī))≤15個(gè)。
(3) 設(shè)備間的最大距離≤20 m。
(4) 整個(gè)系統(tǒng)的電纜總長(zhǎng)度≤220 m,若電纜長(zhǎng)度超過(guò)220 m,則會(huì)因延時(shí)而改變定時(shí)關(guān)系,從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器
(5) 所有數(shù)據(jù)交換都必須是數(shù)字化的。
(6) 總線規(guī)定使用24線的組合插頭座,并且采用負(fù)邏輯,即用小于+0.8V的電平表示邏輯“1”;用大于2V的電平表示邏輯“0”。
二、系統(tǒng)上設(shè)備的工作方式
IEEE 488總線接口結(jié)構(gòu)如圖8.22所示 .利用IEEE 488總線將微型計(jì)算機(jī)和其它若干設(shè)備連接在一起??梢圆捎么羞B接,也可以采用星形連接。
圖8.22 IEEE 488總線接口結(jié)構(gòu)
在IEEE 488系統(tǒng)中的每一個(gè)設(shè)備可按如下3種方式工作。
(1) “聽(tīng)者”方式這是一種接收器,它從數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù),一個(gè)系統(tǒng)在同一時(shí)刻,可以有兩個(gè)以上的“聽(tīng)者”在工作??梢猿洚?dāng)“聽(tīng)者”功能的設(shè)備有: 微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀等。
(2) “講者”方式這是一種發(fā)送器,它向數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù),一個(gè)系統(tǒng)可以有兩個(gè)以上的“講者”,但任一時(shí)刻只能有一個(gè)講者在工作。具有“講者”功能的設(shè)備有: 微型計(jì)算機(jī)、磁帶機(jī)、數(shù)字電壓表、頻譜分析儀等。
(3) “控制者”方式這是一種向其它設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備,例如對(duì)其它設(shè)備尋址,或允許“講者”使用總線。控制者通常由微型機(jī)擔(dān)任。一個(gè)系統(tǒng)可以有不止一個(gè)控制者,但每一時(shí)刻只能有一個(gè)控制者在工作。
在IEEE 488總線上的各種設(shè)備可以具備不同的功能。有的設(shè)備如微型計(jì)算機(jī)可以同時(shí)具有控制者、聽(tīng)者、講者3種功能。有的設(shè)備只具有收、發(fā)功能,而有的設(shè)備只具有接收功能,如打印機(jī)。在某一時(shí)刻系統(tǒng)只能有一個(gè)控制者,而當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí),某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù),允許多個(gè)接收器接收數(shù)據(jù)。也就是可以進(jìn)行一對(duì)多的數(shù)據(jù)傳送。
一般應(yīng)用中,例如,微型機(jī)控制的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng),通過(guò)IEEE 488將微型機(jī)和各種測(cè)試儀器連接起來(lái),這時(shí),只有微型機(jī)具備控制、發(fā)、收3種功能,而總線上的其它設(shè)備都沒(méi)有控制功能,但仍有收、發(fā)功能。當(dāng)總線工作時(shí),由控制者發(fā)布命令,規(guī)定哪個(gè)設(shè)備為發(fā)送器、哪個(gè)為接收器,而后發(fā)送器可以利用總線發(fā)送數(shù)據(jù),接收器從總線上接收數(shù)據(jù)。
三、 IEEE 488總線信號(hào)定義說(shuō)明
IEEE 488總線使用24線組合插頭座,其各引腳定義列于表8.7
引腳 |
符號(hào) |
說(shuō)明 |
引腳 |
符號(hào) |
說(shuō)明 |
---|---|---|---|---|---|
1 |
D0 |
低4位數(shù)據(jù)線 |
13 |
D4 |
高四位數(shù)據(jù)線 |
2 |
D1 |
14 |
D5 | ||
3 |
D2 |
15 |
D6 | ||
4 |
D3 |
16 |
D7 | ||
5 |
EOI |
結(jié)束或識(shí)別線 |
17 |
REN |
遠(yuǎn)程控制 |
6 |
DAV |
數(shù)據(jù)有效線 |
18 |
GND |
地 |
7 |
NRFD |
未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線 |
19 |
NGD | |
8 |
NDAC |
數(shù)據(jù)未接收完畢線 |
20 |
GND | |
9 |
IFC |
接口清零線 |
21 |
GND | |
10 |
SRQ |
服務(wù)請(qǐng)求線 |
22 |
GND | |
11 |
ATN |
監(jiān)視線 |
23 |
GND | |
12 |
GND |
機(jī)殼線 |
24 |
GND |
IEEE 488的信號(hào)線除8條地線外,有以下3類信號(hào)線。
(1) D7~D0數(shù)據(jù)總線,這是8條雙向數(shù)據(jù)線,除了用于傳送數(shù)據(jù)外,還用于“聽(tīng)”、“講”方式的設(shè)置,以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。即在D7~D0上可以傳送數(shù)據(jù)、設(shè)備地址和命令。這是因?yàn)樵摽偩€沒(méi)有設(shè)置地址線和命令線,這些信息要通過(guò)數(shù)據(jù)線上的編碼來(lái)產(chǎn)生。
(2) 字節(jié)傳送控制線,在IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手 (掛鉤)聯(lián)絡(luò)方式。即用DAV,NRFD和NDAC 3根線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。
DAV (Data Avaible)——數(shù)據(jù)有效線。當(dāng)由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效時(shí),發(fā)送器置DAV為低電平 (邏輯1),指示接收器可以從總線上接收數(shù)據(jù)。
NRFC (Not Ready for Data)——未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線,只要連接在總線上被指定為接收器中的設(shè)備,尚有一個(gè)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù),接收器就置NRFD線為有效低電平,示意發(fā)送器不要發(fā)出數(shù)據(jù)。當(dāng)所有接收器都準(zhǔn)備好時(shí),NRFD變?yōu)楦唠娖健?/P>
NDAC (Not Data Accepted)——未接收完數(shù)據(jù),當(dāng)總線上被指定為接收器的設(shè)備,有任何一個(gè)尚未接收完數(shù)據(jù),它就置NDAC線為低電平,示意發(fā)送器不要撤銷當(dāng)前數(shù)據(jù)。只有當(dāng)所有接收器都接收完數(shù)據(jù)后,此信號(hào)才變?yōu)楦唠娖健?/P>
(3) 接口管理線。
IFC (Interface Clear)——接口清零線。該線的狀態(tài)由控制器建立,并作用于所有設(shè)備。當(dāng)它為有效低電平時(shí),整個(gè)IEEE 488總線停止工作,發(fā)送器停止發(fā)送,接收器停止接收。使系統(tǒng)處于已知的初始狀態(tài)。它類似于復(fù)位信號(hào)RESET。可用計(jì)算機(jī)的復(fù)位鍵來(lái)產(chǎn)生IFC信號(hào)。
SRQ (Service Request)——服務(wù)請(qǐng)求線。它用來(lái)指出某個(gè)設(shè)備請(qǐng)求控制器的服務(wù),所有設(shè)備的請(qǐng)求線是“線或”在一起的,因此任何一個(gè)設(shè)備都可以使這條線有效,來(lái)向控制器請(qǐng)求服務(wù)。但請(qǐng)求能否得到控制器的響應(yīng),完全由程序安排,當(dāng)系統(tǒng)中有計(jì)算機(jī)時(shí),SRQ是發(fā)向計(jì)算機(jī)的中斷請(qǐng)求線。
ATN (Attenntion Line)——監(jiān)視線。它由控制器驅(qū)動(dòng),用它的不同狀態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)總線上的信息作出解釋。
當(dāng)ATN=“1”時(shí),表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令,這時(shí)只有控制器能發(fā)送信息,其它設(shè)備都只能接收信息。
當(dāng)ATN=“0”時(shí),表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。
EOI (End or Identify)——結(jié)束或識(shí)別線。該線與ATN線一起指示是數(shù)據(jù)傳送結(jié)束,還是用來(lái)識(shí)別一個(gè)具體設(shè)備。當(dāng)ATN=“0”時(shí),這是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,當(dāng)傳送最后一個(gè)字節(jié)使EOI=“1”,表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束,當(dāng)ATN=“1”,若EOI=“1”時(shí),則表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識(shí)別信息,即可得到請(qǐng)求服務(wù)的設(shè)備編碼。
REN (Remote Enable)——遠(yuǎn)程控制線。該信號(hào)為低電平時(shí),系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài),設(shè)備面板開(kāi)關(guān),按鍵均不起作用;若該信號(hào)為高電平,則遠(yuǎn)程控制不起作用,本地面板控制開(kāi)關(guān),按鍵起作用。
四、 IEEE 488總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序
IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式,即每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都要利用DAV,NRFD和NDAC 3條信號(hào)線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序圖如圖8.23所示
圖8.23 3線握手時(shí)序圖
從時(shí)序圖可見(jiàn),總線上每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),就有一次DAV,NRFD和NDAC 3線握手過(guò)程。
圖8.23中,“①”表示原始狀態(tài)講者置DAV為高電平;聽(tīng)者置NRFD和NDAC兩線為低電平?!阿凇北硎局v者測(cè)試NRFD,NDAC兩線的狀態(tài),若它們同時(shí)為低電平時(shí),則講者將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線D7~D0?!阿邸北硎局刑摼€表示一個(gè)設(shè)備接著一個(gè)設(shè)備陸續(xù)做好了接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (如打印機(jī)“不忙”)?!阿堋北硎舅薪邮赵O(shè)備都已準(zhǔn)備就緒,NRFD變?yōu)楦唠娖?。“⑤”表示?dāng)NRFD為高電平,而且數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)已穩(wěn)定后。講者使DAV線變低,告訴聽(tīng)者數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效?!阿蕖北硎韭?tīng)者一旦識(shí)別到這點(diǎn),便立即將NRFD拉回低電平,這意味著在結(jié)束處理此數(shù)據(jù)之前不準(zhǔn)備再接收另外的數(shù)據(jù)?!阿摺北硎韭?tīng)者開(kāi)始接收數(shù)據(jù),最早接收完數(shù)據(jù)的聽(tīng)者欲使NDAC變高 (如圖中虛線示)。但其它聽(tīng)者尚未接收完數(shù)據(jù),故NDAC線仍保持低電平?!阿唷北硎局挥挟?dāng)所有的聽(tīng)者都接收完畢此字節(jié)數(shù)據(jù)后,NDAC線才變?yōu)楦唠娖健!阿帷北硎局v者確認(rèn)NDAC線變高后,就升高DAV線?!啊北硎局v者撤銷數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。“”表示聽(tīng)者確認(rèn)DAV線為高后置NDAC為低,以便開(kāi)始傳送另一數(shù)據(jù)字節(jié)。至此完成傳送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的3線握手聯(lián)絡(luò)全過(guò)程。以后按上述定時(shí)關(guān)系重復(fù)進(jìn)行。從數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程可見(jiàn),IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送是按異步方式進(jìn)行的,總線上若是快速設(shè)備,則數(shù)據(jù)傳送就快,若是慢速設(shè)備,則數(shù)據(jù)傳送就慢。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)傳送的定時(shí)是很靈活的。這意味著可以將不同速度的設(shè)備同時(shí)掛在IEEE 488總線上。
8.4.2 VXI總線
目前在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中IEEE 488總線雖仍然廣泛使用,但由于它的數(shù)據(jù)總線只有8位寬,系統(tǒng)的最高速傳率只有1MB/s,體積也較大。因此往往不能適應(yīng)現(xiàn)代科技和生產(chǎn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的需要。1987年Clolrado Data Systems, Hewlett Packard, Racaldana, Tektronix和Wavetek等公司的工程技術(shù)代表組成一個(gè)特別委員會(huì)。根據(jù)VME總線、EUROCARD標(biāo)準(zhǔn)和IEEE 488·2等標(biāo)準(zhǔn),制定開(kāi)放性儀器總線結(jié)構(gòu)所必需的附加標(biāo)準(zhǔn)。1987年7月這個(gè)委員會(huì)宣布了VXI總線標(biāo)準(zhǔn)。VXI是VME bus extension for instrumentation的縮寫,即VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。VXI的問(wèn)世是測(cè)量和儀器領(lǐng)域中發(fā)生的重大事件。它是一種模塊化儀器總線,是一種在世界范圍內(nèi)完全開(kāi)放的,適合于多供貨廠商的標(biāo)準(zhǔn)總線,它吸取VME計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線的高速通信和IEEE 488總線易于組成測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),而且集中了智能儀器、個(gè)人儀器和自動(dòng)測(cè)試儀器的很多特長(zhǎng)。具有小型便攜、高速數(shù)據(jù)傳輸、模塊化結(jié)構(gòu)、軟件標(biāo)準(zhǔn)化高、兼容性強(qiáng)、可擴(kuò)性好和器件可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。組建系統(tǒng)靈活方便,能充分利用計(jì)算機(jī)的效能,易于利用數(shù)字信號(hào)處理的新原理和新方法以及構(gòu)成虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn),并便于接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)構(gòu)成信息采集,傳輸和處理的一體化網(wǎng)絡(luò)。VXI技術(shù)把計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字接口技術(shù)和儀器測(cè)量技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。這種總線推出后,在世界上得到迅速的推廣,它以很快的速度進(jìn)入測(cè)試市場(chǎng),自問(wèn)世以來(lái),銷售額逐年增長(zhǎng)。
VXI被IEEE確定為正式標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1155。
下面對(duì)VXI總線進(jìn)行簡(jiǎn)略描述。
(1) 系統(tǒng)最多可以包含256個(gè)器件 (或稱裝置),每個(gè)器件都具有惟一的邏輯地址單元。
(2) 它有A,B,C和D4種尺寸的模塊,A級(jí)最小 (高10 cm×深16 cm),D級(jí)最大 (36.7 cm×34 cm),其中C級(jí) (23.335 cm×34 cm)應(yīng)用最多。C級(jí)的寬度為3 cm或其整數(shù)倍,即大體上相當(dāng)于一本大型書籍的尺寸。組建系統(tǒng)時(shí),可以像插放或更換書架上的書籍一樣靈活方便地插放或更換模塊。
(3) 一個(gè)模塊是一個(gè)VXI器件,但也允許靈活處理。系統(tǒng)中以每一個(gè)主機(jī)箱為單位構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)。一般一個(gè)主機(jī)箱可以放置5~13塊模塊,主機(jī)箱的的背板為高質(zhì)量的多層印制電路板,其上印制著VXI總線。模塊通過(guò)連接器與總線連接。有P1,P2和P33種連接器。每種連接器是3排,共96個(gè)引腳。其中P1是必需的,而P2和P3是可選擇的。在主機(jī)箱的背板上安裝著連接器的插座,模塊上安裝著連接器的插頭,由主機(jī)箱向模塊提供模擬和數(shù)字電路所需的7種電源和冷卻能力。
(4) 對(duì)VXI總線的控制分兩種,一種是主機(jī)箱的外部控制者;另一種是嵌入主機(jī)箱的內(nèi)部控制者。此外系統(tǒng)還有資源管理和零槽功能模塊。前者負(fù)責(zé)系統(tǒng)的配置和管理系統(tǒng)的正常工作,后者主要給系統(tǒng)提供公共資源。當(dāng)采用外部控制者時(shí),可以通過(guò)IEEE 488,RS232C多系統(tǒng)擴(kuò)展總線MXI,VME總線和計(jì)算機(jī)本地網(wǎng)等多種方式連接,這時(shí)資源管理者和零槽器件往往做成一個(gè)模塊,通過(guò)上述方式與外部控制者連接。當(dāng)采用嵌入式控制者時(shí),易于組成高速、便攜的靈巧系統(tǒng),這種內(nèi)嵌式微機(jī)往往同時(shí)具有資源管理者和零槽器件的功能。
(5) VXI總線中地址線有16位、24位、32位3種,數(shù)據(jù)線32位,在數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)的傳輸速率可達(dá)40 MB/s,當(dāng)在相鄰模塊間用本地總線傳輸時(shí),速率更可大幅度提高。此外VXI總線中還定義了多種控制線、中斷線、時(shí)鐘線、觸發(fā)線、識(shí)別線和模擬線等。
(6) 在VXI總線規(guī)范文本中,對(duì)主機(jī)箱及模塊的機(jī)械規(guī)程、供電、冷卻、電磁兼容、系統(tǒng)控制、資源管理和通信規(guī)程等都做了明確規(guī)定。
8.4.3 SCSI總線
SCSI是Small Computer System Interface的縮寫,即小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口。它用于計(jì)算機(jī)與磁帶機(jī)、軟磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、CDROM、可重寫光盤、掃描儀、通信設(shè)備和打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。目前廣泛用于微型計(jì)算機(jī)中主機(jī)與硬磁盤和光盤如CDROM的連接,成為最重要、最有潛力的新總線標(biāo)準(zhǔn)。
一、SCSI總線的主要特點(diǎn)
SCSI是一種低成本的通用多功能的計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備并行外總線,可以采用異步傳送,當(dāng)采用異步傳送8位的數(shù)據(jù)時(shí),傳送速率可達(dá)1.5 MB/s。也可以采用同步傳送,速率達(dá)5 MB/s。其下一代SCSI—2 (fast SCSI)速率為10 MB/s;Ultra SCSI傳輸速率為20 MB/s;Ultra—Wide SCSI (即數(shù)據(jù)為32位寬)傳送速率高達(dá)40 MB/s。
SCSI的啟動(dòng)設(shè)備 (命令別的設(shè)備操作的設(shè)備)和目標(biāo)設(shè)備 (接受請(qǐng)求操作的設(shè)備)通過(guò)高級(jí)命令進(jìn)行通信,不涉及外設(shè)的物理層如磁頭、磁道、扇區(qū)等物理參數(shù),所以不管是與磁盤或CDROM接口,都不必修改硬件和軟件,所以是一種連接很方便的通用接口,它也是一種智能接口,對(duì)于多媒體集成接口此標(biāo)準(zhǔn)更顯重要。
當(dāng)采用單端驅(qū)動(dòng)器和單端接收器時(shí),允許電纜長(zhǎng)達(dá)6 m,若采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和差動(dòng)接收器時(shí),允許電纜可長(zhǎng)達(dá)25 m??偩€上最多可掛接8臺(tái)總線設(shè)備 (包括適配器和控制器)。但在任何時(shí)刻只允許兩個(gè)總線設(shè)備進(jìn)行通信。目前數(shù)據(jù)寬度有8位和32位兩種。當(dāng)前與硬盤和CDROM連接多用8位。下面以8位的SCSI為例進(jìn)行信號(hào)定義說(shuō)明。
二、SCSI信號(hào)定義說(shuō)明
SCSI總線信號(hào)可以采用單端驅(qū)動(dòng)器和單端接收器進(jìn)行信號(hào)傳送,也可以采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和差動(dòng)接收器進(jìn)行信號(hào)傳送。但兩者在信號(hào)定義上有區(qū)別,下面分別介紹。
1. 單端SCSI總線信號(hào)定義
單端SCSI總線采用50芯扁平電纜或25對(duì)雙絞線,也可以采用圓型電纜。電纜中每根導(dǎo)線的截面積為0.8 mm2,最大長(zhǎng)度6m,單端SCSI總線信號(hào)的定義列于表8.8
引腳號(hào) |
信號(hào) |
引腳號(hào) |
信號(hào) |
---|---|---|---|
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 |
GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND OPEN GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND
|
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 |
DB-1 DB-2 DB-3 DB-4 DB-5 DB-6 DB-7 DB-8 DB-P GND GND GND TERMPWR GND GND ATN GND BSY ACK RST MSG SEL C/D REQ I/O |
這9條數(shù)據(jù)線的功能取決于總線的工作節(jié)拍。
TERMPWR (26)——經(jīng)電纜向總線設(shè)備提供電源的引腳。
ATN (32)——注意信號(hào)。它由啟動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生,用來(lái)通知目標(biāo)設(shè)備,啟動(dòng)設(shè)備已準(zhǔn)備好一個(gè)報(bào)文信息。
BSY (36)——忙信號(hào)。該信號(hào)可以由總線上的任何設(shè)備產(chǎn)生,它用來(lái)指示總線的工作狀態(tài)。當(dāng)其為高電平時(shí),表示總線正被占用。
ACK (38)——認(rèn)可信號(hào)。該信號(hào)傳送節(jié)拍,由啟動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生,作為對(duì)請(qǐng)求信號(hào)的響應(yīng)。
RST (40)——重置信號(hào)。該信號(hào)可由總線上的任何設(shè)備產(chǎn)生,用來(lái)通知總線上的所有設(shè)備重置。
MSG (42)——指示信息類別信號(hào)。該信號(hào)由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生。用來(lái)通知啟動(dòng)設(shè)備,在信息傳輸節(jié)拍里,數(shù)據(jù)線上是報(bào)文還是其它信息。當(dāng)MSG=“0”時(shí),表示數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)氖敲罨驙顟B(tài)信息;當(dāng)MSG=“1”時(shí),表示數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)氖菆?bào)文信息。
SEL (44)——選擇信號(hào)。該信號(hào)可由選擇目標(biāo)設(shè)備的起始設(shè)備產(chǎn)生,也可以由重選起始設(shè)備的目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生。在這里,總線上要求其它設(shè)備執(zhí)行操作的設(shè)備為起始設(shè)備;執(zhí)行起始設(shè)備要求的為目標(biāo)設(shè)備??偩€上的設(shè)備有的只能作為起始設(shè)備,有的只能作為目標(biāo)設(shè)備,但有的總線設(shè)備在某一時(shí)刻可以是起始設(shè)備,在另一時(shí)刻可以是目標(biāo)設(shè)備。例如,起始總線上的微型計(jì)算機(jī)。
C/D (46)——控制/數(shù)據(jù)信號(hào)。它由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生,在信息傳輸節(jié)拍里,用來(lái)通知啟動(dòng)設(shè)備在數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)氖强刂菩盘?hào)還是數(shù)據(jù)信息。
當(dāng)C/D=“0”時(shí),數(shù)據(jù)線上為數(shù)據(jù)信息;
當(dāng)C/D=“1”時(shí),數(shù)據(jù)線上為控制信息。
REQ (48)——請(qǐng)求信號(hào)。該信號(hào)由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生,用來(lái)請(qǐng)求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
I/O (50)——輸入/輸出信號(hào)。該信號(hào)由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生,在信息傳輸節(jié)拍里,用來(lái)通知啟動(dòng)設(shè)備信息傳輸?shù)姆较颉?br>當(dāng)I/O=“0”時(shí),表示起始設(shè)備為輸出;
當(dāng)I/O=“1”時(shí),表示起始設(shè)備為輸入。
在選擇重選節(jié)拍里,該信號(hào)用來(lái)作為選擇重選的標(biāo)志。當(dāng)I/O=“0”時(shí),表示為選擇;當(dāng)I/O=“1”時(shí)表示為重選。
2. 差動(dòng)SCSI總線信號(hào)定義
當(dāng)SCSI總線采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)和差動(dòng)接收時(shí),對(duì)連接線的要求同單端一樣,也是50芯扁平電纜或25對(duì)雙絞線。但電纜的長(zhǎng)度可達(dá)25m。差動(dòng)SCSI的總線信號(hào)定義列于表8.9。
引腳號(hào) |
信號(hào) |
引腳號(hào) |
信號(hào) |
---|---|---|---|
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 |
GND +DB-1 +DB-2 +DB-3 +DB-4 +DB-5 +DB-6 +DB-7 +DB-8 +DB-P D-ENABLE 地 TERMPWR 地 +ATN 地 +BSY +ACK +RST +MSG +SEL +C/D +REQ +I/O 地 |
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 |
地 -DB-1 -DB-2 -DB-3 -DB-4 -DB-5 -DB-6 -DB-7 -DB-8 -DB-P 地 地 TERMPWR 地 -ATN 地 -BSY -ACK -RST -MSG -SEL -C/D -REQ -I/O 地 |
單端和差動(dòng)信號(hào)引腳相對(duì)應(yīng),只是單端一個(gè)信號(hào)只需占一個(gè)引腳,而差動(dòng)一個(gè)信號(hào)要占用兩個(gè)引腳,將單端時(shí)的一些地引腳,在差動(dòng)時(shí)是“+”的信號(hào)引腳。
引腳21為DENABLE,是總線允許信號(hào),高電平為有效。在差動(dòng)連接時(shí),若DENABLE不慎接地,則總線無(wú)法工作。
經(jīng)電纜向總線設(shè)備提供電源的TERMPWR引腳,單端時(shí)用26號(hào)引腳,差動(dòng)時(shí)用25和26引腳。
三、SCSI總線的工作過(guò)程
SCSI總線工作過(guò)程包括如下10個(gè)總線節(jié)拍:
BUS FREE——總線自由節(jié)拍;
ARB——總線仲裁節(jié)拍;
SEL——總線選擇節(jié)拍;
RESEL——重新選擇節(jié)拍;
MSG IN——信息輸入節(jié)拍;
MSG OUT——信息輸出節(jié)拍;
DATA IN——數(shù)據(jù)輸入節(jié)拍;
DATA OUT——數(shù)據(jù)輸出節(jié)拍;
CMD——命令節(jié)拍;
STATUS——狀態(tài)節(jié)拍。
各節(jié)拍的轉(zhuǎn)換如圖8.24所示
圖8.24 SCSI總線節(jié)拍轉(zhuǎn)換圖
SCSI總線在復(fù)位之后進(jìn)入總線自由節(jié)拍BUS FREE,在此狀態(tài)下,總線上的設(shè)備可以提出請(qǐng)求,此后進(jìn)入總線仲裁節(jié)拍ARB,通過(guò)ARB后,使優(yōu)先權(quán)最高的請(qǐng)求設(shè)備獲得總線仲裁權(quán)。然后進(jìn)入選擇節(jié)拍SEL,利用SEL和BSY信號(hào)及設(shè)備編碼決定起始設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備。
經(jīng)過(guò)上述3個(gè)節(jié)拍后,總線進(jìn)入信息傳輸節(jié)拍。利用MSG,C/D,I/O三個(gè)信號(hào)的不同編碼,可以決定信息的傳輸方式。例如,若MSG C/D I/O=000時(shí),則表示一個(gè)數(shù)據(jù)輸出總線節(jié)拍,數(shù)據(jù)由起始設(shè)備傳送到目標(biāo)設(shè)備。
當(dāng)信息傳輸完成或出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),可利用RST信號(hào)使總線復(fù)位,總線重新回到BUS FREE節(jié)拍。
SCSI總線設(shè)置很多命令,在軟件支持下工作。詳細(xì)內(nèi)容可以查閱ECMA公布的SCSI標(biāo)準(zhǔn)。ECMA (European Computer Manufacturers Association)即歐洲計(jì)算機(jī)廠家協(xié)會(huì)。
8.4.4 IDE總線
IDE總線或稱IDE接口,它是1984年由COMPAQ和WD公司聯(lián)合推出的一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)。這種接口只支持硬盤驅(qū)動(dòng)器。1993年為了與SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng),WD公司又推出增強(qiáng)型的IDE接口,也稱為EIDE接口或稱ATA接口。EIDE接口不僅支持硬盤驅(qū)動(dòng)器,還支持磁帶機(jī)和CD—ROM驅(qū)動(dòng)器。EIDE接口迅速得到許多廠商的歡迎?,F(xiàn)在市面上新的多功能卡基本上都支持EIDE接口。若插有EIDE的多功能卡,CD—ROM驅(qū)動(dòng)器安裝起來(lái)相當(dāng)于第二個(gè)磁盤。但舊的多功能卡或硬盤卡,只支持舊的IDE標(biāo)準(zhǔn),甚至只支持ST506這種更舊的接口標(biāo)準(zhǔn),則這種卡盡管可以驅(qū)動(dòng)雙硬盤,卻不能驅(qū)動(dòng)CD—ROM。
常見(jiàn)的CD—ROM除了EIDE接口標(biāo)準(zhǔn)外,還有AT接口標(biāo)準(zhǔn),AT接口是SONY、松下和三菱等公司專用的CD—ROM接口。EIDE接口的平均尋址時(shí)間明顯優(yōu)于AT接口。所以若看重讀寫速度應(yīng)選用EIDE接口的CD—ROM。CD—ROM采用EIDE接口是大勢(shì)所趨,AT專用接口將走向消亡。
ISA,EISA總線支持EIDE接口數(shù)傳率為4.1 MB/s,而VESA總線上多采用Fast EIDE接口,它的數(shù)傳率為11~13 MB/s。容量為850 MB以上的硬盤要采用Fast EIDE—2接口,其數(shù)傳率為16.6 MB/s。
EIDE總線信號(hào)定義列于表8.10
引腳號(hào) |
信號(hào) |
引腳號(hào) |
|
---|---|---|---|
1 |
RESET |
2 |
GND |
3 |
D7 |
4 |
D8 |
5 |
D6 |
6 |
D9 |
7 |
D5 |
8 |
D10 |
9 |
D4 |
10 |
D11 |
11 |
D3 |
12 |
D12 |
13 |
D2 |
14 |
D13 |
15 |
D1 |
16 |
D14 |
17 |
D0 |
18 |
D15 |
19 |
GND |
20 |
KEY |
21 |
DRQ3 |
22 |
GND |
23 |
IOW |
24 |
GND |
25 |
IOR |
26 |
GND |
27 |
IOCHRDY |
28 |
BALE |
29 |
DACK3 |
30 |
GND |
31 |
IRQ14 |
32 |
IOCS16 |
33 |
A1 |
34 |
GND |
35 |
A0 |
36 |
A2 |
37 |
CS0 |
38 |
CS1 |
39 |
Activitg |
40 |
GND |
8.4.5 Centronics總線
Centronics總線用于計(jì)算機(jī)與打印機(jī)或繪圖儀的連接。它也是一種并行通信總線,總線由36條信號(hào)線組成。采用扁平電纜或多芯電纜進(jìn)行信息傳送。傳輸速率較高,傳輸距離最長(zhǎng)為2 m。在使用扁平電纜連接時(shí),采用每?jī)蓷l數(shù)據(jù)線之間夾一條地線,可以較好的克服數(shù)據(jù)間的干擾。這種總線未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化組織確定,所以不同廠家對(duì)引腳定義可能略有區(qū)別。目前經(jīng)常采用25線簡(jiǎn)化的Centronics總線。例如PC系列機(jī)的并行接口就是采用25線的Centronics總線標(biāo)準(zhǔn)。
Centronics總線信號(hào)定義列于表8.11
引腳號(hào) |
信號(hào)名稱 |
說(shuō)明 |
引腳號(hào) |
信號(hào)名稱 |
說(shuō)明 |
---|---|---|---|---|---|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
STROBE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ACKNLG BUSY PAPER END +5V AUTO FEEDXT NC GND CHASSIC GND NC |
選通信號(hào)
并行數(shù)據(jù)
應(yīng)答信號(hào) 忙信號(hào) 紙走完信號(hào)
自動(dòng)走紙信號(hào)
地 機(jī)殼地
|
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND INIT ERROR GND NC +5V SLCT IN |
地
初始化信號(hào) 出錯(cuò)信號(hào) 地
輸入選擇信號(hào) |
8.4.6 RS—232C總線
一、RS—232C信號(hào)定義的說(shuō)明
RS—232C是一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn),是數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的接口標(biāo)準(zhǔn),1969年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)從CCITT遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)初制訂此標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能達(dá)到接插的“兼容性”。也就是說(shuō)不同廠家所生產(chǎn)的設(shè)備,只要它們都具有RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口,則不需要任何轉(zhuǎn)換電路,就可以互相插接起來(lái)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅保證硬件兼容而沒(méi)有軟件兼容。此外,用它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),由于線路的損耗和噪聲干擾,傳輸距離一般都不超過(guò)15 m。通常兩計(jì)算機(jī)的近距離通信可以通過(guò)RS—232C接口連接起來(lái)。
RS—232C標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)械指標(biāo)和電氣指標(biāo)。機(jī)械指標(biāo)規(guī)定,RS—232C接口通向外部的連接器(插針和插座)是一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型保護(hù)殼的25針插頭。圖8.25是這種插頭的插腳編號(hào)
圖8.25 標(biāo)準(zhǔn)25針“D”型插頭
25個(gè)插腳的功能分配列于表8.12。
插腳號(hào) |
插腳功能 |
---|---|
*1 *2 *3 *4 *5 *6 *7 *8 *9 *10 *11 *12 *13 *14 *15 *16 *17 *18 *19 *20 *21 *22 *23 *24 *25
|
保護(hù)地 發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD) 接收數(shù)據(jù)(RXD) 請(qǐng)求發(fā)送(RTS) 允許發(fā)送(CTS) 數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)準(zhǔn)備好(DSR) 信號(hào)地(公共回線) 數(shù)據(jù)載體檢測(cè)(DCD) (保留供數(shù)據(jù)通信設(shè)備測(cè)試) (保留供數(shù)據(jù)通信設(shè)備測(cè)試) 未定義 (輔信道)數(shù)據(jù)載體檢測(cè)(DCD) (輔信道)清除發(fā)送(CTS) (輔信道)發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD) 發(fā)送信號(hào)單元定時(shí)(DCE為源) (輔信道)接收數(shù)據(jù)(RXD) 接收信號(hào)單元定時(shí)(DCE為源) 未定義 (輔信道)請(qǐng)求發(fā)送(RTS) 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(DTR) 信號(hào)質(zhì)量檢測(cè) 振鈴指示(RI) 數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇(DTE/DCE為源) 發(fā)送信號(hào)單元定時(shí)(DTE為源) 未定義
|
RS—232C的25個(gè)插腳僅定義22個(gè)。這22個(gè)信號(hào)分為兩個(gè)信道組:一個(gè)主信道組(標(biāo)有“*”者)和一個(gè)輔信道組,大多數(shù)微機(jī)通信系統(tǒng)僅使用主信道組的信號(hào)線。在通信時(shí),并非所有主信道組的信號(hào)都要連接。在微機(jī)通信中,通常使用的RS—232接口信號(hào)只有9根引腳(見(jiàn)表8.13)。
引腳號(hào) |
符號(hào) |
方向 |
功能 |
---|---|---|---|
2 |
TXD |
輸出 |
發(fā)送數(shù)據(jù) |
3 |
RXD |
輸入 |
接收數(shù)據(jù) |
4 |
RTS |
輸出 |
請(qǐng)求發(fā)送 |
5 |
CTS |
輸入 |
允許發(fā)送 |
6 |
DSR |
輸入 |
數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備好 |
7 |
GND |
信號(hào)地 | |
8 |
DCD |
輸入 |
數(shù)據(jù)載體檢測(cè) |
20 |
DTR |
輸出 |
數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 |
22 |
RI |
輸入 |
振鈴指示 |
常用的9根引腳分兩類:一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳,另一類是用于調(diào)制解調(diào)器(MODEM)的控制和反應(yīng)它的狀態(tài)的引腳。
1. 基本的數(shù)據(jù)傳送引腳
TXD,RXD,GND(2,3,7號(hào)引腳) 基本數(shù)據(jù)傳送引腳。
TXD——數(shù)據(jù)發(fā)送引腳,數(shù)據(jù)傳送時(shí),發(fā)送數(shù)據(jù)由該引腳發(fā)出,送上通信線,在不傳送數(shù)據(jù)時(shí),異步串行通信接口維持該腳為邏輯“1”。
RXD——數(shù)據(jù)接收引腳,來(lái)自通信線的數(shù)據(jù)信息由該引腳進(jìn)入接收設(shè)備。
GND——信號(hào)地,該引腳為所有電路提供參考電位。
2. MODEM的控制和狀態(tài)引腳
從計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232C接口送給MODEM的控制引腳包括DTR和RTS。
DTR——數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完畢引腳,用于通知MODEM計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備好,可以通信了。
RTS——請(qǐng)求發(fā)送引腳,用于通知MODEM計(jì)算機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。
從MODEM通過(guò)RS323C接口送給計(jì)算機(jī)的狀態(tài)信息,引腳包括DSR,CTS,DCD和RI。
DSR——數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒引腳,用于通知計(jì)算機(jī),MODEM準(zhǔn)備好了。
CTS——允許發(fā)送引腳,用于通知計(jì)算機(jī)MODEM可以接收數(shù)據(jù)了。
DCD——數(shù)據(jù)載體檢測(cè)引腳,用于通知計(jì)算機(jī)MODEM與電話線另一端的MODEM已經(jīng)建立聯(lián)系。
RI——振鈴信號(hào)指示引腳,用于通知計(jì)算機(jī),有來(lái)自電話網(wǎng)的信號(hào)。
二、具有MODEM設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信
數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE (Data Terminal Equipment),如計(jì)算機(jī)、終端顯示器,通過(guò)RS232C接口和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(DataCommunication Equipment)如調(diào)制解調(diào)器連接起來(lái),再通過(guò)電話線和遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行通信。即電話線的兩端都有DCE,即MODEM設(shè)備。MODEM除具有調(diào)制和解調(diào)功能外,還必須具有控制功能和反映狀態(tài)的功能。這些控制功能用來(lái)完成與RS—232C接口以及電話線另一端的MODEM進(jìn)行信息交換和聯(lián)絡(luò)控制。具有MODEM設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信的連接圖,見(jiàn)圖8.26。
圖8.26 最簡(jiǎn)單連接
在實(shí)際使用中,若進(jìn)行近距離通信,即不通過(guò)電話線進(jìn)行遠(yuǎn)程通信,則不需要使用DCE,而直接把DTE連接起來(lái),稱為零調(diào)制解調(diào)器聯(lián)接,因?yàn)榇藭r(shí)調(diào)制解調(diào)器已退化成了一個(gè)線路交叉,不起任何作用了。兩個(gè)DTE之間可以利用表8?13列出的9根線進(jìn)行不同的連接進(jìn)行通信雙方的握手聯(lián)絡(luò)。
1. 通信雙方永遠(yuǎn)準(zhǔn)備好接收的DTE
這是一種最簡(jiǎn)單的連接,這種連接僅用3根線。其它和MODEM有關(guān)的線,可以不連接,如圖8?26(a)或?qū)⒖刂凭€和自身的狀態(tài)線連接起來(lái)。如圖8.26(b)所示。
2. 利用MODEM的控制信號(hào)線建立同步
當(dāng)進(jìn)行近距離通信時(shí),不必通過(guò)MODEM,兩臺(tái)計(jì)算機(jī)可以通過(guò)RS—232C直接對(duì)接,這種情況下,和MODEM有關(guān)的控制線和狀態(tài)線用來(lái)為通信雙方進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。這種連接如圖8.27所示。
圖8.27 用MODEM控制作為通信握手聯(lián)絡(luò)
通信雙方的握手聯(lián)絡(luò)過(guò)程如下:
首先需要發(fā)送數(shù)據(jù)的一方將RTS變?yōu)橛行驅(qū)Ψ?接收數(shù)據(jù)的一方)請(qǐng)求發(fā)送。RTS接到另一方的DSR和DCD。當(dāng)DSR有效,表示數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好,DCD引腳的狀態(tài)改變,通知CPU對(duì)方要發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)接收端準(zhǔn)備好接收時(shí),通過(guò)DTR引腳向?qū)Ψ?請(qǐng)求發(fā)送的一方)發(fā)出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完畢的信息,該引腳接到發(fā)送端的CTS引腳,通知它接收端“允許發(fā)送”。只有當(dāng)CTS有效時(shí),發(fā)送端才可以發(fā)送信息。所以如果在接收信息時(shí),接收端來(lái)不及處理收到的信息,例如,接收緩沖器滿等情況出現(xiàn),便可以將自身的DTR信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效,使發(fā)送端的CTS也變?yōu)闊o(wú)效而使發(fā)送端暫停發(fā)送。當(dāng)發(fā)送端發(fā)送完全部數(shù)據(jù),便使自身的請(qǐng)求發(fā)送引腳RTS變?yōu)闊o(wú)效,接收端的DSR,DCD引腳狀態(tài)改變會(huì)再次引起CPU中斷,從而得知數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。RS—232C是支持全雙工通信的,雙方的收發(fā)都可以按上述方式進(jìn)行。
若有一方永遠(yuǎn)處于接收準(zhǔn)備好的狀態(tài),例如,計(jì)算機(jī)B對(duì)接收的數(shù)據(jù)處理得很快或很簡(jiǎn)單,則它是永遠(yuǎn)準(zhǔn)備好接收的DTR,這種情況可以省去兩條接線,連接圖如圖8.28所示。將接收端的DTR與自己的DSR和DCD相接,只要DTR有效,便使DSR和DCD有效,從而使接收線路暢通。在發(fā)送端RTS接向自己的CTS,只要RTS有效,就會(huì)使允許發(fā)送CTS有效,因此發(fā)送端隨時(shí)可以發(fā)送。
圖8.28 用MODEM控制的一種簡(jiǎn)化聯(lián)絡(luò)
三、RS—232C總線的電氣規(guī)范
RS—232C總線的電氣規(guī)范列于表8.14。
帶3~7K歐負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平
不帶負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平 驅(qū)動(dòng)器段斷開(kāi)時(shí)的輸出阻抗 輸出短路電流 驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率 接收器輸入阻抗 接收器輸入電壓的允許范圍 輸入開(kāi)路時(shí)接收器的輸出 輸入經(jīng)300歐接地時(shí)接收器的輸出 +3V輸入時(shí)接收器的輸出 -3V輸入時(shí)接收器的輸出 最大負(fù)載電容 |
邏輯0:+5~+15V 邏輯1:-5~-15V -25~+25V >300歐 <0.5A <30伏/微秒 在3~7K歐之間 -25~+25V 邏輯1 邏輯1 邏輯0 邏輯1 2500pF |
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從表8.14看出對(duì)于發(fā)送端,規(guī)定用-5~-15 V表示邏輯“1”(或稱MARK信號(hào)),用+5~+15 V表示邏輯“0”(或稱SPACE),內(nèi)阻為幾百歐姆,可以帶2 500 pF的電容負(fù)載。負(fù)載開(kāi)路時(shí)電壓不得超過(guò)±25 V;對(duì)于接收端,電壓低于-3 V表示邏輯“1”,高于+3 V表示邏輯“0”,輸入阻抗在3~7 kΩ之間。接口應(yīng)經(jīng)得住短路而不損壞。
四、RS—232C標(biāo)準(zhǔn)與TTL標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換
由RS—232C的電氣規(guī)范,可以得出發(fā)送時(shí)RS—232C的邏輯“1”電平在-5~-15 V范圍內(nèi)。而邏輯“0”電平在+5~+15 V范圍內(nèi);它要求RS—232C的接收器必須能識(shí)別低至+3 V的信號(hào)作為邏輯0,而能識(shí)別高至-3 V的信號(hào)作為邏輯1。因此,RS—232C的邏輯電平與TTL邏輯電平是不兼容的。但是微型計(jì)算機(jī)通過(guò)串行接口芯片,送出的和能接收的都是TTL電平表示的數(shù)字信息。為了使RS—232C和TTL組成的串行接口能相接,必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。Motorola公司制造的MC1488是把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS—232C電平的一種比較簡(jiǎn)單的集成電路驅(qū)動(dòng)器芯片;而MC1489是把RS—232C電平轉(zhuǎn)換成TTL電平的接收器芯片。,采用MC1488和MC1489電平轉(zhuǎn)換芯片的全雙工RS—232C接口電路和UART(異步規(guī)程收發(fā)器接口)的連接線路如圖8.29所示。
圖8.29 采用MC1488和1489電平轉(zhuǎn)換芯片
時(shí)RS—232C與UART的連接
由于RS—232C使用非常廣泛,許多半導(dǎo)體廠家都生產(chǎn)專用于TTL電平與RS—232C電平的專用轉(zhuǎn)換芯片。常用于將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS—232C電平的芯片,除MC1488外還有75188,75150等,用于將RS—232C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平的除MC1489外,還有75189,75154等。
8.4.7 RS—423A總線
為了克服RS—232C的缺點(diǎn),提高傳送速率,增加通信距離,又考慮到與RS—232C的兼容性,EIA在1987年提出了RS—423A總線標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的主要優(yōu)點(diǎn)是在接收端采用了差分輸入。RS—423A的接口電路如圖8.30所示。
圖8.30 RS—423A接口電路
在有電磁干擾的場(chǎng)合,干擾信號(hào)將同時(shí)混入兩條通信線路中,產(chǎn)生共模干擾,而差分輸入對(duì)共模干擾信號(hào)有較高的抑制作用,這樣就提高了通信的可靠性。RS—423A用-6 V表示邏輯“1”,用+6 V表示邏輯“0”,而RS—232C的接收電壓范圍是±3 V,所以RS—423 A不通的接收器僅對(duì)差動(dòng)信號(hào)敏感,當(dāng)信號(hào)線之間的電壓低于-0.2 V時(shí)表示“1”,大于0.2 V時(shí)表示“0”。接收芯片可以承受±25 V的電壓,因此可以直接與RS—232C相接。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn),采用普通雙絞線,RS—423A線路可以在130 m用100 k的波特率可靠通信。在1200 m內(nèi),可用1200波特進(jìn)行通信。目前越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)逐步采用RS—423A標(biāo)準(zhǔn)以獲得比RS—232C更佳的通信效果。
8.4.8RS—422A總線
RS—422A采用平衡輸出的發(fā)送器,差分輸入的接收器。如圖8.31所示。
圖8.31 RS—422A平衡輸出差分輸入圖
發(fā)送器有兩根輸出線,當(dāng)一條線向高電平跳變的同時(shí),另一條輸出線向低電平跳變,線之間的電壓極性因此翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。在RS—422A線路中,發(fā)送信號(hào)要用兩條線,接收信號(hào)也要兩條線,對(duì)于雙工通信,至少要有4根線。由于RS—422A線路是完全平衡的,它比RS—423A更高的可靠性,傳送更快更遠(yuǎn)。一般情況下,RS—422A線路不使用公共地線,這使得通信雙方由于地電位不同而對(duì)通信線路產(chǎn)生的干擾減至最小。雙方地電位不同產(chǎn)生的信號(hào)成為共模干擾會(huì)被差分接收器濾波掉,而這種干擾卻能使RS—232C的線路產(chǎn)生錯(cuò)誤。但是必須注意,由于接收器所允許的共模干擾范圍是有限的,要求小于±25V。因此,若雙方地電位的差超過(guò)這一數(shù)值,也會(huì)使信號(hào)傳送錯(cuò)誤,或?qū)е滦酒瑩p壞。當(dāng)采用普通雙絞線時(shí),RS—422A可在1 200m范圍以38.4 kbit/s的波特率進(jìn)行通信。在短距離(200 m),RS—422A的線路可以輕易地達(dá)到200 kbit/s以上的波特率,因此這種接口電路被廣泛地用在計(jì)算機(jī)本地網(wǎng)絡(luò)上。RS—422A的輸出信號(hào)線間的電壓為±2 V,接收器的識(shí)別電壓為±0.2 V。共模范圍±25 V。在高速傳送信號(hào)時(shí),應(yīng)該考慮到通信線路的阻抗匹配,否則會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射,使傳送的信息發(fā)生畸變,導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。一般在接收端加終端電阻以吸收掉反射波。電阻網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該是平衡的,如圖8.32所示。
圖8.32 在接收端加終端電阻圖
8.4.9 RS—485總線
使用RS—422A接口電路進(jìn)行全雙工通信,需要兩對(duì)線或4條線,使線路成本增加。RS—485適用于收發(fā)雙方共用一對(duì)線進(jìn)行通信,也適用于多個(gè)點(diǎn)之間共用一對(duì)線路進(jìn)行總線方式聯(lián)網(wǎng),通信只能是半雙工的,線路如圖8.33所示。
圖8.33 使用RS—485多個(gè)點(diǎn)之間共用一對(duì)線路進(jìn)行總
線方式聯(lián)網(wǎng)
由于共用一條線路,在任何時(shí)刻,只允許有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù),其它發(fā)送器必須處于關(guān)閉 (高阻)狀態(tài),這是通過(guò)發(fā)送器芯片上的發(fā)送允許端控制的。例如,當(dāng)該端為高電平時(shí),發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù),而為低電平時(shí),發(fā)送器的兩個(gè)輸出端都呈現(xiàn)高阻狀態(tài),好像從線路脫開(kāi)一樣。
評(píng)論