各种接口标准.docx

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各种接口标准

　1、RJ-45接口

　　这种接口就是我们现在最常见的网络设备接口，俗称"水晶头"，专业术语为RJ-45连接器，属于双绞线以太网接口类型。

RJ-45插头只能沿固定方向插入，设有一个塑料弹片与RJ-45插槽卡住以防止脱落。

　　这种接口在10Base-T以太网、100Base-TX以太网、1000Base-TX以太网中都可以使用，传输介质都是双绞线，不过根据带宽的不同对介质也有不同的要求，特别是1000Base-TX千兆以太网连接时，至少要使用超五类线，要保证稳定高速的话还要使用6类线。

　　2、SC光纤接口

　　SC光纤接口在100Base-TX以太网时代就已经得到了应用，因此当时称为100Base-FX（F是光纤单词fiber的缩写），不过当时由于性能并不比双绞线突出但是成本却较高，因此没有得到普及，现在业界大力推广千兆网络，SC光纤接口则重新受到重视。

　　光纤接口类型很多，SC光纤接口主要用于局网交换环境，在一些高性能千兆交换机和路由器上提供了这种接口，它与RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区别还是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，如果是一根铜柱则是SC光纤接口。

　3、FDDI接口

　　FDDI是目前成熟的LAN技术中传输速率最高的一种，具有定时令牌协议的特性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤。

　　光纤分布式数据接口（FDDI）是由美国国家标准化组织（ANSI）制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。

FDDI使用双环令牌，传输速率可以达到100Mbps.

　　CCDI是FDDI的一种变型，它采用双绞铜缆为传输介质，数据传输速率通常为100Mbps.

　　FDDI-2是FDDI的扩展协议，支持语音、视频及数据传输，是FDDI的另一个变种，称为FDDI全双工技术（FFDT），它采用与FDDI相同的网络结构，但传输速率可以达到200Mbps.

　　由于使用光纤作为传输媒体具有容量大、传输距离长、抗干扰能力强等多种优点，常用于城域网、校园环境的主干网、多建筑物网络分布的环境，于是FDDI接口在网络骨干交换机上比较常见，现在随着千兆的普及，一些高端的千兆交换机上也开始使用这种接口。

　　4、AUI接口

　　AUI接口专门用于连接粗同轴电缆，早期的网卡上有这样的接口与集线器、交换机相连组成网络，现在一般用不到了。

　　AUI接口是一种"D"型15针接口，之前在令牌环网或总线型网络中使用，可以借助外接的收发转发器（AUI-to-RJ-45），实现与10Base-T以太网络的连接。

RS-232-C

　　RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。

RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。

RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。

　　在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

　　RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

　　RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。

传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。

编辑本段

EIARS-232C接口标准

　　EIARS-232C是由美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）在1969年颁布的一种串行物理接口标准。

RS（RecommendedStandard）是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。

RS-232C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。

　　在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

　　RS-232C标准规定的数据传输速率为每秒150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

　　RS-232C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。

传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。

　　串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。

但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。

所以，以RS-232C为主来讨论。

RS-232C标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。

它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。

这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。

由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。

　　在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点：

远程通信连接数据终端

　　首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment）与数据通信设备DCE（DataCommunicationEquipment）而制定的。

因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。

但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。

显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。

有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。

“发送”和“接收”

　　其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。

由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。

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RS-232C标准（协议）

　　RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA（ElectronicIndustryAssociation）代表美国电子工业协会，RS（recommededstandard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。

。

它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。

常用物理标准还有有EIARS-422A、EIARS-423A、EIARS-485。

这里只介绍EIARS-232C（简称232，RS232）。

例如，目前在IBMPC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

1.电气特性

　　EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

　　在TxD和RxD上：

　　逻辑1（MARK）=-3V～-15V

　　逻辑0（SPACE）=+3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

　　信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V

　　信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V

　　以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。

对于数据（信息码）：

逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±（3～15）V之间。

　　EIARS-232C与TTL转换：

EIARS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。

因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIARS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。

实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。

目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。

MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。

2、连接器的机械特性：

　　连接器：

由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。

下面分别介绍两种连接器。

（1）DB-25：

PC和XT机采用DB-25型连接器。

DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：

　　①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22

　　②20mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）

　　③空6个（9，10，11，18，21，25）

　　④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）

　　注意，20mA电流环信号仅IBMPC和IBMPC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。

（2）DB-9：

　　在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。

它只提供异步通信的9个信号。

DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。

因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。

　　电缆长度：

在通信速率低于20kb/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。

　　最大直接传输距离说明：

RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。

可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。

为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。

3、RS-232C的接口信号：

　　RS-232C的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。

常用的只有10根，它们是：

（1）联络控制信号线：

　　数据发送准备好（Datasetready-DSR）——有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。

　　数据终端准备好（Dataterminalready-DTR）——有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。

　　这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。

这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。

　　请求发送（Requesttosend-RTS）——用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。

它用来控制MODEM是否要进入发送状态。

　　允许发送（Cleartosend-CTS）——用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。

当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。

　　这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。

在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。

　　接收线信号检出（ReceivedLinedetection-RLSD）——用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。

当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。

此线也叫做数据载波检出（DataCarrierdectection-DCD）线。

　　振铃指示（Ringing-RI）——当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。

（2）数据发送与接收线：

　　发送数据（Transmitteddata-TxD）——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，（DTE→DCE）。

　　接收数据（Receiveddata-RxD）——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，（DCE→DTE）。

　　（3）地线：

　　　GND、Sig.GND——保护地和信号地，无方向。

　　上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。

例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。

若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效（ON）状态，等CTS线上收到有效（ON）状态的回答后，才能在TxD线上发送串行数据。

这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。

　　2个数据信号：

发送TXD；接收RXD。

　　1个信号地线：

SG。

　　6个控制信号：

　　DSR数传发送准备好，DataSetReady。

　　DTR数据终端准备好，DataTerminalReady。

　　RTSDTE请求DCE发送（RequestToSend）。

　　CTSDCE允许DTE发送（ClearToSend），该信号是对RTS信号的回答。

　　DCD数据载波检测（DataCarrierDetection），当本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使DCD有效，通知DTE准备接收，并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号，经RXD线送给DTE。

　　RI振铃信号（Ringing），当DCE收到对方的DCE设备送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。

　　由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率≤20Kbps。

　　（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

　　（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺（实际≤15米）。

4、RS-232的接线

　　在工程当中经常会用到232口，一般是圆头8针与D型9针两种串口。

在一定的条件下，必须要自己制作一个相应的"圆头或者是D型的"232串口。

　　RS232C串口通信接线方法（三线制）

　　首先，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：

同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连

　　同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口，均是2与3直接相连；

　　两个不同串口（不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口）

　　DB9-DB9

　　2-3,3-2,5-5

　　DB25-DB25

　　2-3,3-2,7-7

　　DB9-DB25

　　2-3,3-2,5-7

　　上面是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备，如接收GPS数据或电子罗盘数据，只要记住一个原则：

接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此交叉，信号地对应相接。

　　8针圆形串口接线：

2"逻辑地"，4"TXD",7"RXD"。

　　9针D型串口：

2"RXD“，3”TXD“，5"逻辑地"。

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RS-232-RS-485

　　RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线

　　RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。

加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

　　RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

　　RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。

应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

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RS-232-RS-422接口

　　RS-422的电气性能与RS-485完全一样。

主要的区别在于：

　　RS-422有4根信号线：

两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。

由于RS-422的收与发

　　是分开的所以可以同时收和发（全双工）。

　　RS-485有2根信号线：

发送和接收都是A和B。

由于RS-485的收与发是共用两根线所

　　以不能够同时收和发（半双工）。

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RS-232-RS-232C,25芯针转换为9芯针

　　25芯接口9芯接口

　　2　3

　　3　2

　　4　7

　　5　8

　　6　6

　　7　5

　　8　1

　　20　4

　　22　9

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RS-232-RS-232C接口定义（25芯）

　　针脚定义符号

　　1频蔽地线

　　2发送数据TXD

　　3接收数据RXD

　　4请求发送RTS

　　5允许发送CTS

　　6数据准备好DSR

　　7信号地SG

　　8载波检测DCD

　　9发送返回（+）

　　10未定义

　　11数据发送（-）

　　12~17未定义

　　18数据接收（+）

　　19未定义

　　20数据终端准备好DTR

　　21未定义

　　22振铃RI

　　23~24未定义

　　25接收返回（-）

　　Pin1ProtectiveGround

　　Pin2TransmitData

　　Pin3ReceivedData

　　Pin4RequestToSend

　　Pin5ClearToSend

　　Pin6DataSetReady

　　Pin7SignalGround

　　Pin8ReceivedLineSignalDetector

　　（DataCarrierDetect）

　　Pin20DataTerminalReady

　　Pin22RingIndicator

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RS-232-RS-232C接口定义（9芯）

　　针脚定义符号1载波检测DCD2接收数据RXD3发送数据TXD4数据终端准备好DTR5信号地SG6数据准备好DSR7请求发送RTS8清除发送CTS9振铃提示RIPin1ReceivedLineSignalDetector（DataCarrierDetect）Pin2ReceivedDataPin3TransmitDataPin4DataTerminalReadyPin5SignalGroundPin6DataSetReadyPin7RequestToSendPin8ClearToSendPin9RingIndicator

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RS-232-缺点

（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在“南方的老树51CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。

　　（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

RS485简介

　　智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄

断。

究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。

最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。

随后出现的RS485解决了这个问题。

下面我们就简单介绍一下RS485。

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RS485接口

　　RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：

（1）共模干扰问题：

RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

（2）EMI问题：

发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

　　由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：

（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。

（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

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RS485电缆

　　在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG）。

在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。

理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1