通信接口五種主要的類型

通信接口（communication interface）是指中央處理器和標(biāo)準(zhǔn)通信子系統(tǒng)之間的接口。如：RS232接口。RS232接口就是串口，電腦機(jī)箱后方的9芯插座，旁邊一般有 "|O|O|" 樣標(biāo)識。

主要分類

計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。

由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的 DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。

規(guī)定

接口的信號內(nèi)容 實(shí)際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3-9條引線。接口的電氣特性在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏 輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V。噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號作為邏輯“1”。

接口的物理結(jié)構(gòu) RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端. 一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232-C接口,因?yàn)椴皇褂脤Ψ降膫魉涂刂菩盘?只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。

傳輸電纜長度 由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為50英尺，其實(shí)這個4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會遠(yuǎn)超過50英尺，美國DEC公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?0%而得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中1號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.N.9107723 內(nèi)有三對雙絞線，每對由22# AWG組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為9105856-04是22#AWG的四芯電纜。

類型

232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識號，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動器允許有2500pF的電容負(fù)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。

RS-485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。

種類

在工業(yè)現(xiàn)場能夠選擇的通訊接口非常多，常見的是如下幾種：串口232、485、以太網(wǎng)、GPIB、USB、無線、光纖等。

1、標(biāo)準(zhǔn)串口（RS232）

232通訊線路簡單，只要一根交叉線即可與PC主機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)雙向通訊。線纜成本低，但傳輸速度慢、不適于長距離通訊。消費(fèi)類PC機(jī)也逐漸取消了該接口，多存在于工控機(jī)及部分通信設(shè)備中。

工控機(jī)在安裝完系統(tǒng)及必要的驅(qū)動后，其串口便可直接使用，網(wǎng)上也有許多流行的串口調(diào)試工具可用于測試儀器。用戶二次開發(fā)通訊程序也相對簡單。

2、GPIB

GPIB最大的特點(diǎn)是可用一條總線連接若干個儀器，組成一個自動測試系統(tǒng)。該通訊速率較低，常用于發(fā)送控制類命令，適用于電氣干擾輕微的實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)現(xiàn)場。由于普通的PC機(jī)及工控機(jī)較少提供GPIB接口，所以需要購買專用的控制卡、安裝驅(qū)動程序后才能與儀器通訊。

3、以太網(wǎng)

大多數(shù)設(shè)備都配有LAN網(wǎng)絡(luò)接口，俗稱“水晶頭”，該特點(diǎn)是可靈活組網(wǎng)、多點(diǎn)通訊、傳輸距離不限、高速率等優(yōu)點(diǎn)，使其成為主流的通訊方式。

該接口本身的作用主要是用于路由器與局域網(wǎng)進(jìn)行連接。但是，局域網(wǎng)類型是多種多樣的，所以這也就決定了路由器的局域網(wǎng)接口類型也可能是多樣的。不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的接口類型，常見的以太網(wǎng)接口主要有AUI、BNC和RJ-45接口，還有FDDI、ATM、光纖接口，這些網(wǎng)絡(luò)都有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口。在儀器行業(yè)或者系統(tǒng)集成行業(yè)，大多的工程師也會選擇通過網(wǎng)口寫入命令對儀器做控制。

4、USB

作為最最常用的接口，USB只有4根線，兩根電源兩根信號，信號是串行傳輸?shù)模虼薝SB接口也稱為串行口，接口的輸出電壓和電流是+5V 500mA 實(shí)際上有誤差，最大不能超過+/-0.2V 也就是4.8-5.2V 。

USB接口的4根線一般是下面這樣分配的：黑線：gnd 紅線：vcc綠線：data+ 白線：data- USB的主要作用是對設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲或者設(shè)備通過USB接口對外部信息進(jìn)行讀取識別；除此以外，USB也是做二次開發(fā)的有效接口。雖然USB3.0的技術(shù)已經(jīng)在筆記本電腦等領(lǐng)域應(yīng)用的非常成熟，但是在儀器領(lǐng)域，受處理速度和架構(gòu)的影響，多見的還是USB2.0的技術(shù)。

5、無線

除了常見的通訊接口外，無線連接也是一種非常重要的通訊方式，它的特點(diǎn)是：無實(shí)體線連接，傳輸速率快，有很多儀器設(shè)備內(nèi)部都直接內(nèi)置了802.11無線接口。

可以將儀器與無線路由相連接，或連接到手機(jī)的WIFI熱點(diǎn)形成組網(wǎng)。

6、多機(jī)同步接口

其實(shí)多機(jī)同步接口不同于上文提到的USB、LAN等常見通訊接口，而是功率分析儀類的設(shè)備為保證同時測量得到通道數(shù)加多設(shè)計(jì)的接口。通過線纜連接兩臺儀器即可同時測試多路型號，保證了信號測試的同步性。

決定方式

以往，PC與智能設(shè)備通訊多借助RS232、RS485、以太網(wǎng)等方式，主要取決于設(shè)備的接口規(guī)范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應(yīng)用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實(shí)現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設(shè)備類型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想互通信息只有通過“主（Master）”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)，這個主設(shè)備通常是PC，而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個主設(shè)備，其余全部是從（Slave）設(shè)備。而現(xiàn)場總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護(hù)等問題。

審核編輯 黃昊宇