串列通訊基礎知識

   一個字元一個字元地傳輸，每個字元一位元一位元地傳輸，並且傳輸一個字元時，總是以“起始位”開始，以“停止位元”結      束，字元之間沒有固定的時間間隔要求。

   每一個字元的前面都有一位起始位元(低電平)，字元本身由7位元資料位元組成，接著字元後面是一位元校驗位(檢驗位可以是奇數同位檢查、偶校驗或無校驗位)，最後是一位或一位半或二位停止位，停止位後面是不定長的空閒位，停止位和空閒位都規定為高電平。實際傳輸時每一位元的信號寬度與串列傳輸速率有關，串列傳輸速率越高，寬度越小，在進行傳輸之前，雙方一定要使用同一個串列傳輸速率設置。

3 通訊方式

   單工模式（Simplex Communication）的資料傳輸是單向的。通信雙方中，一方固定為發送端，一方則固定為接收端。資訊只能沿一個方向傳輸，使用一根傳輸線。

　　半雙工模式（Half Duplex）通信使用同一根傳輸線，既可以發送資料又可以接收資料，但不能同時進行發送和接收。資料傳輸允許資料在兩個方向上傳輸，但是，在任何時刻只能由其中的一方發送資料，另一方接收資料。因此半雙工模式既可以使用一條資料線，也可以使用兩條資料線。半雙工通信中每端需有一個收發切換電子開關，通過切換來決定資料向哪個方向傳輸。因為有切換，所以會產生時間延遲，資訊傳輸效率低些。

   全雙工模式（Full Duplex）通信允許資料同時在兩個方向上傳輸。因此，全雙工通信是兩個單工通信方式的結合，它要求發送設備和接收設備都有獨立的接收和發送能力。在全雙工模式中，每一端都有發送器和接收器，有兩條傳輸線，資訊傳輸效率高。

   顯然，在其它參數都一樣的情況下，全雙工比半雙工傳送速率要快，效率要高。

4 偶校驗與奇數同位檢查

   在標準ASCII碼中，其最高位(b7)用作同位檢查位元。所謂同位，是指在代碼傳送過程中用來檢驗是否出現錯誤的一種方法，一般分奇數同位檢查和偶校驗兩種。奇數同位檢查規定：正確的代碼一個位元組中1的個數必須是奇數，若非奇數，則在最高位b7添1；偶校驗規定：正確的代碼一個位元組中1的個數必須是偶數，若非偶數，則在最高位b7添1。

5 停止位

   停止位是按長度來算的。串列非同步通信從計時開始，以單位時間為間隔（一個單位時間就是串列傳輸速率的倒數），依次接受所規定的資料位元和同位檢查位元，並拼裝成一個字元的並行位元組；此後應接收到規定長度的停止位“1”。所以說，停止位都是“1”，1.5是它的長度，即停止位的高電平保持1.5個單位時間長度。一般來講，停止位有1，1.5，2個單位時間三種長度。

6 串列傳輸速率

   串列傳輸速率就是每秒鐘傳輸的資料位元數。

   串列傳輸速率的單位是每秒比特數(bps)，常用的單位還有：每秒千比特數Kbps，每秒兆比特數Mbps。串列典型的傳輸串列傳輸速率600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps。

PLC/PC與秤重儀錶通訊時，最常用的串列傳輸速率是9600bps，19200bps。PLC/PC或儀錶與大螢幕通訊時，最常用的串列傳輸速率是600bps。

7 典型的串列通訊標準

   EIA RS232(通常簡稱“RS232”）: 1962年由美國電子工業協會(EIA)制定。

   EIA RS485(通常簡稱“RS485”）: 1983年由美國電子工業協會(EIA)制定。

8 RS232串列

   RS232是電腦與通信工業應用中最廣泛一種序列介面。它以全雙工方式工作，需要地線、發送線和接收線三條線。RS232只能實現點對點的通信方式。

8.1 RS232串列缺點
   ●介面信號電平值較高，介面電路晶片容易損壞。

   ●傳輸速率低，最高串列傳輸速率19200bps。
   ●抗干擾能力較差。
   ●傳輸距離有限，一般在15m以內。
   ●只能實現點對點的通訊方式。

8.2 RS232串列介面定義

   RXD：接收資料，TXD：發送資料，GND/SG：信號地。

8.3 電腦DB9針介面定義

   電腦DB9針介面是常見的RS232串列，其接腳定義如下：

   2號腳：RXD(接收資料)

   3號腳：TXD(發送資料)

   5號腳：SG或GND(信號地)

　　其它腳：我們不用
              

　　電腦RS232串列與儀錶串列連接圖：

      

 

 

9 RS485串列

9.1 RS485串列特點

   ●RS485採用平衡發送和差分接收，具有良好的抗干擾能力,信號能傳輸上千米。

   ●RS485有兩線制和四線制兩種接線。採用四線制時，只能實現點對多的通訊(即只能有一個主設備，其餘為從設備)。四線制現在很少採用，現在多採用兩線制接線方式。

   ●兩線制RS485只能以半雙式方式工作，收發不能同時進行。

   ●RS485在同一匯流排上最多可以接32個結點，可實現真正的多點通訊，但一般採用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。

   ●因RS485介面具有良好的抗干擾能力，長的傳輸距離和多站能力等優點使其成為首選的序列介面。

9.2 485抑制共模干擾示意圖

　     

9.3 RS485串列介面定義

   A或Data+(D+)或+：信號正；

   B或Data-(D-)或-：信號負。

9.4 電腦與RS485儀錶通訊

　　電腦自帶的串列只有RS232，沒有RS485，如果電腦要與RS485串列的儀錶進行通訊，必須使用串列轉換器或裝上RS485串列轉換卡後才能進行通訊。

9.5 RS485串列的終端電阻

   ●一般情況下不需要增加終端電阻，只有在RS485通信距離超過100米的情況下，要在RS485通訊的開始端和結束端增加終端電阻，RS485典型終端電阻是120歐姆。

   ●終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號反射在通信過程中，有兩種信號因導致信號反射：阻抗不連續和阻抗不匹配。

　　阻抗不連續，信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引起反射。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續。由於信號在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻。

　　引起信號反射的另一原因是資料收發器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現在通訊線路處在空閒方式時，整個網路資料混亂。要減弱反射信號對通訊線路的影響，通常採用雜訊抑制和加偏置電阻的方法。在實際應用中，對於比較小的反射信號，為簡單方便，經常採用加偏載電阻的方法。

10 串列通訊硬體常見的注意事項

   ●通訊電纜端子一定接牢，不可有任何鬆動，否則，可能會燒壞儀錶或PC的通訊板。

   ●不可帶電拔插通訊端子，否則，可能會燒壞儀錶或上位機的通訊板，一定要關閉儀錶電源後才能去拔插通訊端子或接通訊線。

   ●通訊用的遮蔽電纜最好選用雙層隔離型遮蔽電纜，其次選用單層遮蔽電纜，最好不要選用無遮蔽層的電纜,且電纜遮蔽層一定要能完全遮蔽，有些品質差的電纜，遮蔽層很鬆散，根本起不到遮蔽的作用。單層遮蔽的電纜遮蔽層應一端接地，雙層遮蔽的電纜遮蔽層其外層（含外殼）應兩端接地，內層遮蔽則應一端接地。

   ●儀錶使用RS232通訊時，通訊電纜長度不得超過15米。

   ●一般RS485協議的接頭沒有固定的標準，可能根據廠家的不同引腳順序和管腳功能可能不盡相同，使用者可以查閱相關產品RS485的引腳圖。

   ●RS485通訊電纜最好選用阻阬匹配、低衰減的RS485專用通訊電纜（雙絞線），不要使用普通的雙絞電纜或品質較差的通訊電纜。因為普通電纜或品質差的通訊電纜，可能阻抗不匹配、衰減大、絞合度不夠、遮蔽層太鬆散，這樣會導致干擾將非常大，會造成通訊不暢，甚至通訊不上。

   ●儀錶使用RS485通訊時，每台儀錶必須串聯地串下去，不可以有星型連接或者分叉，如果有星型連接或者分叉，干擾將非常大，會造成通訊不暢，甚至通訊不上。

      

   ●485匯流排結構理論上傳輸距離達到1200米，一般是指通訊線材優質達標，串列傳輸速率9600，只有一台485設備才能使得通訊距離達到1200米，而且能通訊並不代表每次通訊都正常，所以通常485匯流排實際的穩定通訊距離遠遠達不到1200米。負載485設備多，線材阻抗不同時，通訊距離更短。

   ●儀錶使用RS485通訊時，必要時，請接入終端電阻，以增強系統的抗干擾性，典型的終端電阻阻值是120歐姆。