网控串行输入/输出接口选择

作者：Sealevel Systems公司 Earle Foster

欢迎访问e展厅 展厅 5 现场总线/工业以太网展厅 主站板卡, 现场总线适配器, ... 采用最新计算机技术来改进企业生产管理时，不可忽视的是需要在设备之间提供低电平控制和检测的可靠的通信功能。这些设备的接口通常是串行接口，往往需要选择一个适当的输入/输出卡(I/O)用来扩展所选择的计算机系统。 选择I/O扩展卡应事前考虑好，因为这样做对于任何数据的获取和系统的控制都是至关重要的。在对多个硬件和软件进行比较的前提下再选择何种主流串行I/O。特别要加以注意的是，正确地选择电气接口、电路保护、串行缓冲口容量，以及软件驱动程序可根本上决定设计的成功与否。 电气接口的选择 目前应用最广泛的通信标准是RS-232，通常用于数据速率不超过20kb/s、传输距离不超过15m的场合，实际最高数据速率可能随着包括电缆长度和环境电气噪声大小等因素改变而改变。 RS-232 传输的是对公共地来说是单端电压信号，最适合办公室环境下使用。若在工业场合使用常会遇到由于噪声干扰或接地不当造成数据丢失等问题。 在许多工业场合使用时，往往需要功能更强的接口。RS-422的规格书中提供了许多RS-232实际使用受到限制情况下的解决方案。 RS-422采用差动电路接口，可以抑制在通信线路上可能产生的噪声或窄脉冲干扰。差动接口还具有更强的驱动能力，故允许使用更长的电缆。 RS-422的传输速率可达10 Mb/s ，可靠通通信距离长达1200m。这个标准还规定允许一条总线上一个发送器和多达32个接收器能同时工作。 RS-485 可以逆向兼容RS-422，并同样具有抑制噪声和远距离传输数据的能力。但RS-485设计成可以在一对双绞线上允许使用更多的发送器和接收器。 基于网络的RS-485有一个有用的特性就是硬件支撑功能，当传输字符期间可使总线驱动器自动使能然后自动恢复原状，从而使一个标准的串行通信端口（COM）驱动器可以用于RS-485通信。如果在RS-232、RS-422、RS-485之间不能确定哪个是最佳选择，或者对于一个多端口卡来说需要混合接口，其最佳选择是多端口串行卡，这些卡允许对所需要的接口进行单独配置。 电路保护 当设备离开主机系统很远时，或者在两个或更多的使用不是同一电源的建筑物之间互连时，要注意采取隔离措施。两点之间存在的电位差常常会在电缆中产生地电流或形成接地环路。 接地环路中的浪涌电流也可能在其他电流如照明电接入系统时产生，接地环路的存在可以引起串行卡或其他元件的潜在失效或直接破坏。 利用光纤链路可以中断接地环路的电气连接，从而消除窄脉冲和浪涌干扰，实现光学隔离。许多串行卡可以定制在卡光学隔离电路内，所需费用很少，效果极佳。 购买具有光学隔离的多接口串行卡时应选择能确保不仅是信号线之间而且各接口之间也要相互隔离的串行卡。 数据缓存容量 多数主流通信卡采用标准16C550型通用异步收发器（UART）低电平硬件接口集成电路。先进先出（FIFO）缓冲器嵌入其中，用于收集输入的数据比特，直到主机处理器能够读出这些信息。 许多串行I/O仍然在使用16C550 或兼容的16比特FIFO 缓冲存储器。今天，数据的采集和控制常在如视窗那样的随机操作系统下运行。 串行情况下如运行速率不够快就可能发生缓存溢出，缓存溢出对于间断性串行通信来说是经常遇到的问题且难以诊断并加以校正。 新型的UART使用容量更大的缓冲存储器，一个128字节的16C850 UART， 不仅提供八倍于16C550的缓存容量，而且还能与现有的软件完全逆向兼容。 软驱支持 串行I/O的软件支持显然应是提供驱动程序，用于所应用的操作系统的生成和翻译。其他功能如变更串行通信接口数量、设置各接口各自的数据速率将变得非常容易。 附加诊断功能也是有用的，控制全部缺省的UART参数以及调制解调控制信号在初始调试和安装期间诸如回送测试、误码率测试以及流量检测也证明是有帮助的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/19/2005)