工业路由器之串行通信相关知识之数据同步与传输

2022-01-27 15:18:12 admin 17

工业路由器提供RS232、RS485等串行接口,在串行通信中,通信的速率与时钟脉冲有关,接收方和发送方的传送速率应相同,但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别,如果不采取一定的措施,在连续传送大量的信息时,将会因积累误差造成错位,使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题,需要使发送和接收同步。按同步方式的不同,可将串行通信分为异步通信和同步通信。


  发送的数据字符由一个起始位、7~8个数据位、1个奇偶校验位(可以没有)和停止位(1位、1.5或2位)组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后,将它作为接收的起始点,在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多,即使发送方和接收方的收发频率略有不同,也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多,它的传输效率较低,一般用于低速通信,PLC一般使用异步通信。

  同步通信以字节为单位(一个字节由8位二进制数组成),每次传送1~2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用,用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中,发送方和接收方要保持完全的同步,这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时,可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时,可以在数据流中提取出同步信号,使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位,只需要在数据块(往往很长)之前加一两个同步字符,所以传输效率高,但是对硬件的要求较高,一般用于高速通信。

  基带传输与频带传输

  基带传输是按照数字信号原有的波形(以脉冲形式)在信道上直接传输,它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制解调,设备花费少,适用于较小范围的数据传输。基带传输时,通常对数字信号进行一定的编码,常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步,所以应用广泛。

  频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段,对数字信号进行某种变换,将代表数据的二进制“1”和“0”,变换成具有一定频带范围的模拟信号,以适应在模拟信道上传输;接收端通过解调手段进行相反变换,把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器,即Modem。频带传输较复杂,传送距离较远,若通过市话系统配备Modem,则传送距离可不受限制。

  PLC通信中,基带传输和频带传输两种传输形式都有采用,但多采用基带传输。

  其他通讯方式

  1.自由口通讯一般是指RS232的串行通讯方式,其通讯距离较短,速率较慢,一般在现场的某些仪表会采用这种方式,比较典型的是西门子的PC-PPI通讯;

  2.总线一般指RS485的串行通讯方式,其通讯距离和速率要远高于RS232通讯方式,一般现场的PLC或变频器等设备用此协议较多,比较典型的是西门子的Profibus-DP,Modicon的Modbus等;

  3.以太网采用的是国际通用的以太网通讯协议,具备相当高的速率,但其问题是设备成本较前两种方法要高很多,因此没有总线方式普及。


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