Задача

Последовательный порт, COM-порт, порт UART, TTL, RS-232, RS-485 разница

Серийный порт： Последовательный порт — это общий термин. Все UART, TTL, RS232 и RS485 используют одинаковые протоколы синхронизации, поэтому все они называются последовательными портами.

Интерфейс UART： Универсальный асинхронный приемник / передатчик, UART — это логическая схема для передачи и приема через последовательный порт, эта часть может быть независимой в микросхеме или как модуль, встроенный в другие микросхемы, однокристальный микрокомпьютер, SOC , ПК будет иметь модуль UART.

COM порт： конкретно относится к форме D-SUB (структура разъема, разъем интерфейса VGA также является D-SUB) последовательным портом связи на настольных компьютерах или некоторых электронных устройствах, использующих последовательные порты. Время связи и логический уровень RS232.

Порт USB： Универсальная последовательная шина и последовательный порт — это два понятия. Хотя это также последовательная связь, синхронизация связи и уровень сигнала USB полностью отличаются от последовательного порта, поэтому он не имеет ничего общего с последовательным портом. USB — это высокоскоростной интерфейс связи, используемый для ПК для подключения различных периферийных устройств, U-диска, клавиатуры и мыши, мобильного жесткого диска, конечно, также включает модуль «USB для последовательного порта». (Модуль USB для последовательного порта — это модуль UART интерфейса USB

TTL: TTL относится к логической схеме биполярного транзистора Многие модули «USB to TTL» на рынке фактически являются модулями «USB to TTL level serial port». Этот сигнал 0 соответствует 0 В, а 1 соответствует 3,3 В или 5 В. Совместимость с уровнем ввода-вывода однокристального микрокомпьютера и SOC. Однако фактический уровень не обязательно является TTL, потому что большая часть цифровой логики теперь сделана по технологии CMOS, но используется термин TTL. Когда мы поддерживаем последовательную связь, то, что выходит непосредственно из микроконтроллера, в основном является уровнем TTL.

Уровень TTL: Полный дуплекс (логическая 1: 2,4–5 В, логический 0: 0–0,5 В)

1. Блок-схема оборудования выглядит следующим образом: TTL используется для связи между двумя MCU.

2. «0» и «1» означают

RS232： — это интерфейс стандарта асинхронной передачи, разработанный Ассоциацией электронной промышленности (EIA), который соответствует стандарту уровня и протоколу связи (последовательности). Стандарт уровня: + 3V ～ + 15 В соответствует 0, -3 В ～ -15 В соответствует 1. Логический уровень RS232 отличается от TTL, но протокол тот же.

Уровень RS-232: Полный дуплекс (логика 1: –15–5 В, логический 0: +3– +15 В)

1. Блок-схема оборудования выглядит следующим образом: TTL используется для связи между MCU и ПК.

2. «0» и «1» означаютRS485： RS485 — это стандарт последовательного интерфейса. Он использует дифференциальную передачу для передачи на большие расстояния. Он передает дифференциальные сигналы, и его способность к помехам намного сильнее, чем у RS232. Разница давлений между двумя линиями — (2_{6) V означает 0, разница напряжений между двумя линиями равна + (2}6) V означает 1

RS-485： полудуплекс (логика 1: + 2– + 6 В, логический 0: –6–2 В), где уровень относится к разнице напряжений между двумя проводами AB.

1. Блок-схема оборудования выглядит следующим образом.2. «0» и «1» означают

Мультиплексированная цифровая передача

В сетях с коммутацией каналов, таких как телефонная сеть общего пользования (PSTN) желательно передавать множественные абонентские вызовы по одной и той же среде передачи, чтобы эффективно использовать полосу пропускания среды. TDM позволяет передающим и принимающим телефонными коммутаторами создавать каналы (притоки) в потоке передачи. Стандарт DS0 голосовой сигнал имеет скорость передачи данных 64 кбит / с. Схема TDM работает с гораздо более высокой полосой пропускания сигнала, что позволяет разделить полосу пропускания на временные кадры (временные интервалы) для каждого речевого сигнала, который мультиплексируется на линии передатчиком. Если кадр TDM состоит из п голосовых кадров, полоса пропускания линии п* 64 кбит / с.

Каждый голосовой временной интервал в кадре TDM называется каналом. В европейских системах стандартные кадры TDM содержат 30 цифровых голосовых каналов (E1), а в американских системах (T1) — 24 канала. Оба стандарта также содержат дополнительные биты (или битовые временные интервалы) для битов сигнализации и синхронизации.

Мультиплексирование более 24 или 30 цифровых голосовых каналов называется мультиплексирование более высокого порядка. Мультиплексирование более высокого порядка достигается путем мультиплексирования стандартных кадров TDM. Например, европейский 120-канальный TDM-кадр формируется путем мультиплексирования четырех стандартных 30-канальных TDM-кадров. При каждом мультиплексировании более высокого порядка объединяются четыре кадра TDM из непосредственного более низкого порядка, создавая мультиплексы с полосой пропускания п* 64 кбит / с, где п = 120, 480, 1920 и т. Д.

Обзор RS422

Полное название стандарта RS-422 — «электрические характеристики схемы цифрового интерфейса со сбалансированным напряжением», который определяет характеристики схемы интерфейса. На самом деле есть сигнальный провод заземления, всего 5 проводов. Поскольку приемник имеет высокий входной импеданс, а драйвер передачи имеет более сильную управляемую способность, чем RS232, разрешается подключать несколько приемных узлов к одной линии передачи, можно подключить до 10 узлов. Одно ведущее устройство (Master), а остальные являются ведомыми устройствами (Slave). Подчиненные устройства не могут обмениваться данными, поэтому RS-422 поддерживает двустороннюю связь «точка-многие». Входное сопротивление приемника составляет 4 кОм, поэтому максимальная допустимая нагрузка передатчика составляет 10 Ом.TImes; 4k + 100Ω (оконечное сопротивление).

　　Принцип работы цепей RS-422 и RS-485 в основном одинаковый, оба из которых отправляются и принимаются дифференциальным способом, без цифрового заземления., Дифференциальная работа является основной причиной большого расстояния передачи при одинаковых скоростях.Это фундаментальное различие между ними и RS232, поскольку RS232 является несимметричным входом и выходом, и для дуплексной работы требуется по крайней мере цифровое заземление. Три линии (асинхронная передача) линии отправки и линии приема, а также другие линии управления также могут быть добавлены для полной синхронизации и других функций.

RS-422 может работать в полнодуплексном режиме через две пары проводов витой пары, не влияя друг на друга, в то время как RS485 может работать только в полудуплексном режиме, отправка и прием не могут выполняться одновременно, для этого требуется только пара витых пар. RS422 и RS485 могут передавать 1200 метров со скоростью менее 19 кбит / с. Новый тип линии трансивера может быть подключен к части оборудования.

Электрические характеристики RS-422 точно такие же, как у RS-485. Основное отличие: RS-422 имеет 4 сигнальные линии: две отправляющие (Y, Z) и две принимающие (A, B). Поскольку прием и отправка RS-422 разделены, он может принимать и отправлять одновременно (полный дуплекс); RS-485 имеет 2 сигнальные линии: отправку и прием.

Особенности RS422:

Четырехпроводной интерфейс RS-422 использует отдельные каналы отправки и приема, поэтому нет необходимости контролировать направление данных. Любой необходимый обмен сигналами между устройствами может выполняться программно (квитирование XON / XOFF) или аппаратно (пара отдельных двойных Многожильный провод). Максимальное расстояние передачи RS-422 составляет 4000 футов (около 1219 метров), а максимальная скорость передачи составляет 10 Мбит / с. Длина сбалансированной витой пары обратно пропорциональна скорости передачи, а максимальное расстояние передачи возможно только при скорости ниже 100 кбит / с. Только на небольшом расстоянии можно получить самую высокую скорость передачи. Как правило, максимальная скорость передачи данных по кабелю витой пары длиной 100 метров составляет всего 1 Мбит / с.

RS-422 требует оконечного резистора, и его сопротивление должно быть приблизительно равным характеристическому сопротивлению кабеля передачи. При передаче на короткие расстояния оконечные резисторы не требуются, то есть оконечные резисторы, как правило, не требуются ниже 300 метров. Согласующий резистор подключается к дальнему концу кабеля передачи.

Разница между RS-232 / RS-422 / RS-485

1. RS232 — полнодуплексный, RS485 — полудуплексный, а RS422 — полнодуплексный.

2. RS485 и RS232 различаются только физическим протоколом (т. Е. Стандартом интерфейса) связи, RS485 — это метод дифференциальной передачи, а RS232 — односторонний, но нет большой разницы в процедурах связи.

ПК уже оборудован RS232, так что вы можете использовать его напрямую.Если вы используете связь RS485, вам нужно только подключить преобразователь RS232 к RS485 к порту RS232, нет необходимости изменять программу.

RS-232 обеспечивает связь только один-к-одному (возможность использования одной станции)

Интерфейс RS-485 позволяет подключать к шине до 128 трансиверов (с возможностью подключения нескольких станций)

Поскольку по умолчанию ПК имеет только интерфейс RS232, есть два способа получить схему RS485 верхнего компьютера ПК:

(1) Преобразуйте сигнал RS232 последовательного порта ПК в сигнал RS485 с помощью схемы преобразования RS232 / RS485. Для более сложных промышленных условий лучше всего выбрать продукт с защитой от перенапряжения и изоляцией.

(2) С помощью карты с несколькими последовательными портами PCI вы можете напрямую выбрать карту расширения, выходной сигнал которой является типом RS485.

Компьютер подключает несколько устройств 485 (контроллеров доступа) по очереди через преобразователь RS232-RS485 и использует опрос для связи с устройствами на шине по очереди.

Маркировка подключения — 485 + 485-, что соответствует 485 + 485- устройства связи (контроллера).

Расстояние связи: теоретическое расстояние между самым дальним устройством (контроллером) и компьютером составляет 1200 м. Клиентам рекомендуется управлять им в пределах 800 м, а наилучшие результаты можно контролировать в пределах 300 м. Если расстояние слишком велико, вы можете приобрести ретранслятор 485 (расширитель) (приобретайте его у профессионального производителя преобразователя. Независимо от того, расположен ли ретранслятор в середине шины или в начале, обратитесь к инструкциям соответствующего производителя). Репитер теоретически можно увеличить до 3000 метров.

Количество нагрузки: то есть, сколько устройств (контроллеров) может переноситься по шине 485. Это зависит от микросхемы связи контроллера и выбора микросхемы связи преобразователя 485. Как правило, их 32, 64, 128 или 256. Это теоретическое число. В реальных приложениях, в зависимости от таких факторов, как окружающая среда и расстояние связи, величина нагрузки не может достичь числового индекса. Контроллеры и преобразователи Micro-Tillage Company рассчитаны на 256 единиц. Фактически, заказчику рекомендуется контролировать 80 единиц на шину.

Коммуникационная шина 485 (необходимо использовать витую пару или один из сетевых кабелей), если вы используете обычные провода (без витой пары), помехи будут очень большими, связь не будет гладкой или даже связь не будет работать.

Каждое устройство контроллера должно быть соединено рука об руку, соединение звездой или разветвление не допускается. Если есть соединение звездой или вилкой, помехи будут очень большими, связь не будет гладкой, или даже связь.

Summary

In summary, I have compiled all the various advantages/disadvantages and functions of the various communication protocols and compared them so you can easily pick which is the best for your project. Do keep in mind that the device, accessory, module or sensor you are using must support the communication protocol as well.

Exclusive offer!

Seeed is offering one free breadboard for each customer, apply the code BREADBOARD to get one free breadboard (U.P. $4.90) at Seeed!

История

Телеграфный мультиплексор, с 1922 г. Британика

Мультиплексирование с временным разделением было впервые разработано для приложений в телеграфия для одновременной маршрутизации нескольких передач по одной линии передачи. В 1870-х гг. Эмиль Бодо разработала систему временного мультиплексирования из нескольких Телеграф Хьюза машины.

В 1944 г. Британская армия использовал беспроводной набор № 10 для мультиплексирования 10 телефонных разговоров через микроволновое реле до 50 миль. Это позволяло полевым командирам поддерживать связь со штабом в Англии через Английский канал.

В 1953 году RCA Communications ввела в коммерческую эксплуатацию 24-канальный TDM для передачи аудиоинформации между помещением RCA на Брод-стрит, Нью-Йорк, их передающей станцией в Роки-Пойнт и приемной станцией в Риверхеде, Лонг-Айленд, Нью-Йорк. Связь осуществлялась через микроволновую систему по всему Лонг-Айленду. Экспериментальная система TDM была разработана RCA Laboratories между 1950 и 1953 годами.

В 1962 году инженеры Bell Labs разработали первые банки каналов D1, которые объединили 24 оцифрованных голосовых вызова по четырехпроводной медной магистрали между Bell Центральный офис аналоговые переключатели. Банк каналов разделил цифровой сигнал 1,544 Мбит / с на 8000 отдельных кадров, каждый из которых состоит из 24 смежных байтов. Каждый байт представляет собой одиночный телефонный звонок, закодированный в сигнал постоянной скорости передачи 64 кбит / с. Банки каналов использовали фиксированную позицию (временное выравнивание) одного байта в кадре для идентификации вызова, которому он принадлежал.

Примеры применения

• В плезиохронная цифровая иерархия (PDH) система, также известная как PCM система для цифровой передачи нескольких телефонных звонков по одному и тому же четырехпроводному медному кабелю (Т-авианосец или же Электронный носитель) или оптоволоконный кабель в цифровой телефонной сети с коммутацией каналов
• В синхронная цифровая иерархия (SDH) / синхронная оптическая сеть (SONET) стандарты сетевой передачи, пришедшие на смену PDH.
• В Интерфейс базовой скорости и Интерфейс первичной скорости для Цифровая сеть с интегрированными услугами (ISDN).
• В РИФФ (WAV) аудио стандарт чередует левый и правый стереосигналы по выборке

TDM можно расширить до множественный доступ с разделением по времени (TDMA) схема, при которой несколько станций подключены к одной физической среде, например, совместно используют одну и ту же частота канал, могу общаться. Примеры применения включают:

• В GSM телефонная система
• Ссылки на тактические данные Ссылка 16 и Ссылка 22