Стандарты последовательной связи — КиберПедия 

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...

Стандарты последовательной связи

2017-11-16 1487
Стандарты последовательной связи 4.00 из 5.00 1 оценка
Заказать работу

Последовательный интерфейс используется для связи двух устройств между собой. Данные в одну сторону передаются по одному проводу с помощью последовательности битов.

Наиболее часто в реальной жизни используется подключение одного или нескольких устройств к компьютеру. При подключении нескольких устройств к компьютеру обмен производится только с одним из этих устройств.

Для соединения со стороны компьютера используется интерфейс, называемый COM-порт (COMmunication port, коммуникационный порт). Этот порт обеспечивает асинхронный обмен и реализуется на микросхемах универсальных асинхронных приёмопередатчиков (UATR, Universal Asynchronus Receiver Transmitter), совместимых с семейством i8250. Хотя стандарт RS-232C предусматривает и асинхронный, и синхронный режимы обмена, COM-порт компьютера поддерживает только асинхронный режим. Для реализации синхронного обмена применяются специальные адаптеры, например, SDLC или V.35.

Далее описываются основные протоколы последовательной связи, но сначала несколько замечаний.

Слово «протокол» вносит некоторую путаницу. С одной стороны, RS-232 и RS-485 называют протоколами, а с другой, MODBUS, ZModem и CAN – тоже протоколы. Дело в том, что последовательная связь состоит из двух составляющих – аппаратной и программной.

Стандарты RS-232, RS-485 и другие описывают аппаратную часть: разъёмы, назначение сигналов, уровни напряжений и т. п. Вторая составляющая – программная реализация протоколов, то есть договорённость о правилах передачи данных.

Все стандарты имеют двойные, а то и тройные названия. Двойственность названий связана с тем, что Международный союз электросвязи ITU-T использует аналогичные стандарты с названиями V.xx. И, вообще говоря, два названия это ещё не предел. Так, стандарту RS-232 соответствует ISO 2110, Министерство обороны США выпустило практически идентичный стандарт Mil-Std-188C, а в нашей стране подобный стандарт введён ГОСТом 18145-81.

Для краткости используются два специальных обозначения:

1. DTE (Data Terminal Equipment) – оконечное оборудование, принимающее или передающее данные. В качестве DTE может выступать компьютер, принтер, плоттер или другое периферийное оборудование.

2. DCE (Data Communications Equipment) – аппаратура канала данных. Функция DCE состоит в обеспечении возможности передачи информации между двумя или большим числом DTE. Для этого DCE должно обеспечивать соединение с DTE, с одной стороны, и с каналом передачи – с другой. Роль DCE чаще всего выполняет модем, например, как показано на рис. 1.1.

Устройства DTE могут быть соединены напрямую, без DCE, с помощью нуль-модемного кабеля, как показано на рис. 1.2. Разводка такого кабеля показана на рис. 1.3.

 

Протокол RS-232

Из-за простоты и низких аппаратных требований (в сравнении с параллельным интерфейсом), последовательные интерфейсы активно используются в электронной промышленности. В настоящее время наиболее распространённым является стандарт, разработанный Ассоциацией промышленных средств связи (TIA, Telecommunication Industry Association) и Ассоциацией электронной промышленности (EIA, Electronic Industries Alliance) “EIA/TIA-232-E”, более известный под названием «RS-232».

Стандарт RS-232 (его официальное название «Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Termination Equipment Employing Serial Binary Data Interchange») предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные, к оконечной аппаратуре каналов данных. Стандарт описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных, электрический интерфейс и типы разъёмов.

Интерфейс RS-232 используется и во многих устройствах обычного персонального компьютера, начиная с «мыши» и модема до ключей аппаратной защиты. И хотя уже все компьютеры имеют интерфейс USB, интерфейс RS-232 ещё жив и активно применяется.

Согласно стандарту RS-232, сигнал передаётся напряжением. Передатчик и приёмник являются несимметричными: сигнал передаётся относительно общего провода (в отличие от симметричной передачи протокола RS-485 или RS-422). В табл. 1 приведены границы напряжений для сигналов приёмника и передатчика. Логическому нулю на входе приёмника соответствует диапазон +3…+12 В, а логической единице – диапазон -12…-3 В. Диапазон -3…+3 В – зона нечувствительности, обеспечивающая гистерезис приёмника (передатчика). Уровни сигнала на выходах должны быть в диапазоне -12…-5 В для представления логической единицы и +5…+12 В для представления логического нуля.

 

Таблица 1. Границы напряжений COM-порта (стандарт RS-232)

  Диапазон напряжения входа приёмника Диапазон напряжения выхода передатчика Состояние управляющего сигнала Состояние линии данных
Логический 0 от -12 до -3 В от -12 до -5 В ON MARX
Логическая 1 от +3 до +12 В от +5 до +12 В OFF SPACE

 

Вообще говоря, стандарт RS-232 состоит из трёх частей. Первая часть, стандарт RS-232C, была принята в 1969 году и содержит описание электрических цепей и сигналов несимметричной последовательной связи. Вторая часть, стандарт RS-232D, принята в 1987 году и определяет дополнительные линии тестирования, а также формально описывает разъём DB-25. Третья часть, RS-232E, принята в 1991 году.

Одним из самых неприятных недостатков стандарта RS-232 является плохая помехозащищённость и, соответственно, короткие линии передачи. Естественно, были созданы стандарты, решающие эти проблемы.

 

Протокол RS-422A

Стандарт RS-422A определяет электрические характеристики симметричного цифрового интерфейса. Он предусматривает работу на более высоких скоростях (до 10 Мбит/с) и больших расстояниях (до 1000 м) в интерфейсе DTE-DCE. Для его практической реализации, в отличие от RS-232, требуются два физических провода на каждый сигнал. Реализация симметричных цепей обеспечивает наилучшие выходные характеристики.

Подобно V.28, данный стандарт является простым описанием электрических характеристик интерфейса и не определяет параметры сигналов, типы разъёмов и протоколы управления передачей данных. Для линий интерфейсов RS-422A и RS-423A могут быть использованы различные проводники (или пары проводников) одного и того же кабеля.

Стандарт RS-422A был разработан совместно с RS-423A и позволяет размещать линии этих интерфейсов в одном кабеле. Он несовместим с RS-232, и взаимодействие между RS-422A и RS-232 может быть обеспечено только при помощи специального интерфейсного конвертера.

Практически это полнодуплексный протокол RS-485. Приём и передача идут по двум отдельным парам проводов, причём на каждой паре может быть только по одному передатчику.

 


Протокол RS-423A

Стандарт RS-423A (другое название V.6) определяет электрические характеристики несимметричного цифрового интерфейса. «Несимметричность» означает, что данный стандарт, подобно RS-232, для каждой линии интерфейса использует только один провод. При этом для всех линий используется единый общий провод.

Как и RS-422A, этот стандарт не определяет сигналы, конфигурацию выводов или типы разъёмов. Он содержит только описание электрических характеристик интерфейса. Стандарт RS-423A предусматривает максимальную скорость передачи 100 Кбит/с.

 

Протокол RS-485

Полное название этого стандарта TIA/EIA-485A (аналогичный стандарт описывается в ISO 8482). Он включает в себя 17 страниц и определяет требования к электрическим характеристикам формирователей и приёмников. В нём ничего не говорится ни о качестве сигнала, ни о методах доступа к линиям связи, ни о протоколе обмена, ни о технологической схеме.

В дополнение к описанию стандарта был опубликован документ TSB89, называющийся «Application Guidelines for TIA/EIA-485A». TSB89 состоит из 23 страниц и посвящается разъяснению, как применять устройства, определяемые стандартом TIA/EIA-485A для физических сетей.

Протокол RS-449

Стандарт RS-449, в отличие от RS-422A и RS-423A, содержит информацию о параметрах сигналов, типах разъёмов, расположении контактов и т.п. В этом отношении RS-449 является дополнением к стандартам RS-422A и RS-423A. Стандарту RS-449 соответствует международный стандарт V.36.

Комбинация RS-449, RS-422A и RS-423A первоначально предназначалась для замены RS-232. Однако этого не произошло, хотя данные стандарты нашли достаточно широкое применение в качестве высокоскоростного интерфейса DTE-DCE.

Стандарт RS-449 определяет 30 сигналов интерфейса, большинство из которых имеют эквиваленты в RS-232, но добавлены и новые. Обозначения большинства сигналов были изменены во избежание путаницы.

Десять сигналов RS-449 определены как линии первой категории. Эта группа сигналов включает в себя все основные сигналы данных и синхронизации, такие как «Передаваемые данные», «Принимаемые данные», «Синхронизация терминала». Скорость передачи сигналов первой категории существенно зависит от длины кабеля. Для линий этой категории на скоростях до 20 Кбит/с могут использоваться стандарты RS-422A либо RS-423A; на скоростях выше 20 Кбит/с (до 2 Мбит/с) – только RS-422A.

Оставшиеся 20 линий классифицируются как линии второй категории и используются стандартом RS-423A. К этой категории относятся такие управляющие линии, как «Качество сигнала», «Выбор скорости передачи» и др.

Стандарт RS-449 определяет тип разъёма и, в отличие от RS-232, распределение контактов разъёма. Используемые разъёмы имеют 37 контактов для прямого и 9 контактов для обратного канала.

 

Протокол RS-562

Протокол RS-562 представляет собой низковольтную реализацию RS-232 с максимальным уровнем сигнала 3,5 В.

 

Протокол V.24

Рекомендация V.24 содержит описание линий и набора сигналов обмена между DTE и DCE. В RS-232 используются другие обозначения линий, однако линии интерфейса RS-232 и рекомендации V.24 выполняют совершенно одинаковые функции. V.24 определяет большее количество линий, чем RS-232, поскольку стандарт V.24 используется и в других интерфейсах. В этом смысле RS-232 является подмножеством V.24. Рекомендация V.24 не определяет электрические характеристики или другие физические аспекты реализации, такие как тип разъёма, расположение контактов, длина кабеля и скорость обмена. Технические вопросы реализации интерфейса подробно изложены в стандарте V.28.

 

Протокол V.28

Рекомендация V.28 определяет только электрические характеристики интерфейса V.24, обеспечивающего работу по несимметричным двухполярным линиям обмена на скоростях до 20 Кбит/с. К таким характеристикам относятся уровни используемых сигналов, емкостное сопротивление и т. д. Данная рекомендация не содержит требований к длине кабеля, типу разъёмов и расположению их контактов. Поэтому рекомендация V.28 может рассматриваться как подмножество стандарта RS-232

 

Протокол V.35

Стандарт V.35 появился в начале 1980-х годов как спецификация интерфейса между устройствами доступа к сети (мультиплексором, модемом и др.) и высокоскоростной сетью с коммутацией пакетов. Первоначально эта спецификация использовалась для подключения групповых модемов (модемных пулов) к коммутационному устройству.

Рекомендация V.35 определяет синхронный интерфейс для работы по аналоговым широкополосным каналам с полосой пропускания 60-108 кГц и скоростью передачи до 48 Кбит/с.

В приложении к стандарту определяется вид электрического соединения, обеспечивающего высокоскоростной последовательный интерфейс между мультиплексором и коммутационным оборудованием сети.

Модемы, использующие стандарт V.35, не получили широкого распространения на рынке, но интерфейс в качестве высокоскоростной замены RS-232 прижился. В спецификации стандарта не был определён тип электрического разъёма, но фирма IBM в соё время стала выпускать совместимые с V.35 большие прямоугольные разъёмы с массивными прижимными винтами. Получилось очень надёжное соединение. Остальные производители коммутационной техники стали повторять конструкцию соединителя IBM, который и стал стандартом де-факто, и был принят в качестве рекомендации ISO 2593.

Протокол X.21

Стандарт X.21 впервые был опубликован в 1972 году. Он определяет физические характеристики и процедуры управления для интерфейса DTE-DCE в режиме синхронной передачи данных и может применяться как в сетях с коммутацией каналов, так и в сетях на выделенных линиях. Стандарт предусматривает дуплексную работу при условии, что устройства связаны друг с другом реальными, а не виртуальными цифровыми линиями связи.

Рекомендация ITU-T X.21 определяет формат передаваемых сигналов, которые представляются в коде MTK-5 (Международный телеграфный код № 5). Данный интерфейс рассчитан на сквозную цифровую передачу. В нём процесс установления соединения и разъединения полностью автоматизирован при помощи набора сигналов о состоянии соединения и его неисправностях. В ходе передачи данных через интерфейс могут передаваться любые последовательности битов.

Создатели этого стандарта стремились максимально упростить его. Так, соединение DTE с DCE требует существенно меньшего числа сигнальных линий, чем аналогичное соединение для интерфейса RS-232.

 

Рекомендация X.21bis

Рекомендация X.21bis была разработана для обеспечения возможности подключения к сетям передачи данных общего пользования тех пользователей, которые используют для этого аналоговые выделенные или коммутируемые каналы и имеют синхронные модемы, работающие согласно рекомендациям серии V.

 


Поделиться с друзьями:

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.025 с.