三防平板电脑有线通信接口电路设计(RS-232C标准串行通信)
时间:2024-07-05 作者:乐凡信息 浏览:176

三防平板电脑中RS-232C是美国电子工业协会(Electronic Industries Association,EIA)在1973年公布的一种串行数据通信标准。其中RS是推荐标准(Recommended Standard)的缩写,232是识别代号,C是标准的版本号。该标准定义了数据终端设备(Data Terminal Equipment,DTE)和数据通信设备(Data Communication Equipment,DCE)之间的接口信号特性,提供了一个利用公用电话网络作为传输媒介、通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。三防平板电脑中RS-232C标准串行通信方式是一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端输出信号标准,应用比较广泛。EIA的RS-232C中技术规定包括以下四个方面。

● 机械特性:分为9针和25针两种,目前主要使用9针,接口为D形插件。

● 电气信号特性:负载电容不超过2500 pF,负载电阻为3~7 kΩ,电压为-3~-15 V和+3~+15 V之间(采用负逻辑方式)。

● 数据传输模式:允许全双工通信、半双工通信和单工通信方式。

三防平板电脑串行通信的控制方式可以采用同步通信和异步通信两种形式。

在三防平板电脑串行通信的过程中,传输的数据位可能会受到外界的干扰导致电平发生变换而发生错误。检错是接收端检测在数据字或包传输过程中可能发生错误的能力,最常见的错误类型是位错误和突发位错误。位错误是指数据字或包中某一个位接收不正确,即1变为0或0变为1。突发位错误是指数据字或数据包中连续多个位接收不正确。如果在通信中检测到了错误,就需要采取纠错措施。纠错是指系统通过适当方法更正错误,检错和纠错能力通常也是通信协议的一部分。

三防平板电脑校验和方式是经常用于对数据包进行检测的一种检错方式。一个数据包内含有多个数据字段,在使用奇偶校验时,每个要传送的字段都要增加一位校验位用以帮助检错。在采用校验和方式校验时,每个包都要增加一个校验字,用于帮助接收方检错。例如,可以计算数据包中所有数据字的异或和,并将该值与数据包一起发送。当接收端在接收到数据包及校验字(即计算得到的算式和)后,立刻计算所接收到的数据包所有数据字的异或和。如果计算所得到的异或和与所接收到的异或和相同,则认为所接收到的数据包是正确的,否则认为是错误的。但需要注意的是,并不是所有的错误组合都可以用这种方式检测到。更可靠的方法是同时使用奇偶校验与校验和两种检错方式,或者直接采用循环冗余校验码(CRC)等方式,以得到更强的检错能力。

RS-232C标准串行接口的引脚定义如表6-1所示,三防平板电脑具体可采用带有握手信号的连接方式或者不带有握手信号的连接方式,如图6-4所示。在实际应用中,最简单的RS-232C串行接口可以采用TXD(发送线)、RXD(接收线)和GND(公共地线)三根通信线进行通信。



表1 RS-232C标准串行接口的引脚定义



续表



图1 RS-232C接口连接方式

RS-232C 标准接口在通信、自动控制和嵌入式等领域已经得到了广泛的应用,但由于RS-232C标准的制定和出现得比较早,在应用时存在如下不足。

(1)接口信号电平较高,可达±12 V,由于与TTL电平不兼容,需使用电平转换电路才能与TTL电路连接;否则易损坏接口电路芯片,使其不能正常工作。

(2)由于接口采用单端驱动、单端接收的单端双极性电路标准,所以一条线路只能传输一种信号。

(3)发送端和接收端之间具有公共信号地,共模信号会耦合到信号系统。三防平板对于多条信号线来说,这种共地传输方式的抗共模干扰能力很差,尤其是传输距离较长时会在传输电缆上产生较大压降损耗,压缩了有用信号范围,在干扰较大时通信可能无法进行。

(4)在异步传输方式时,传输速率较低,最大仅为115200 bps。

(5)传输距离有限,传输距离一般在15~30 m。

在实际使用中,三防平板为了保证RS-232C标准串口数据传输的稳定性并提高传输距离,通常采用带有屏蔽层的传输信号线和降低传输速率的方式。

在单片机内部一般集成了标准TTL电平的UART串行接口,为了和RS-232C标准串行设备通信,通常采用MAX232等接口芯片用于电平的转换。MAX232芯片引脚图与应用电路图如图2所示。

32位的嵌入式微处理器内部一般都集成了3.3 V的LVTTL(低电压形式的TTL电平)电平的UART串行接口,其中LVTTL标准定义逻辑“1”对应2~3.3 V电平,定义逻辑“0”对应0~0.4 V电平。三防平板为了与RS-232C标准串行设备通信,需要采用SP3243或MAX3223芯片来转换电平(负逻辑方式),这样可以将微处理器中的逻辑“1”信号变成RS-232C标准接口需要的-3~-12 V,将微处理器中的逻辑“0”信号变成RS-232C标准接口需要的+3~+12 V电平。



图2 MAX232芯片引脚图与应用电路图