800系列硬件基础知识

数字电路的一些门槛电压规定TTL(transistor-transistorlogicgate)晶体管——晶体管逻辑门1．1．输出高电平UOH≥2.4V,输出低电平UOL≤0.4V,在常温下，其典型值为；UOH≈3.5V,UOL≈0.2V2．最小输入高电平UIH和最大输入低电平UILUIH=2.0V,UIL=0.8V74HC系列门电路１．１．输出高电平UOH=5V,输出低电平UOL=0V,2．最小输入高电平UIH和最大输入低电平UILUIH=0.7V,UIL=0.２V74HCT系列门电路２．２．输出高电平UOH=5V,输出低电平UOL=0V,2．最小输入高电平UIH和最大输入低电平UILUIH=2.0V,UIL=0.8V由上面的电气特性可见，74HC系列门电路可以直接驱动TTL电路，而TTL电路却不能直接驱动74HC，但是74HCT门电路却可以直接由TTL电路驱动。电路中一个匹配的问题。DSP、MCU、MPU的关系微控制器MCU通俗的称呼是单片机，它与微处理器MPU是微机技术的两大分支。MPU的发展动力是人类对无止境的海量数值运算的需求，速度越来越快。MCU的发展是为了满足被控制对象的要求，向高可靠性、低功耗、低成本发展。一般MCU的引脚数在60以下，MCU以8位机为主、32位机为辅。有趋势提高MCU的运算功能。TMS320C32的特点：内部结构TMS320C32的内部存储体结构800产品通讯故障分析：800产品的通信一般为串行通信，在说通信以前，先介绍几个通信的术语和概念。串行通信的基本概念所谓“串行通信”：是指数据是一位一位顺序传送。问题：为什么要采用串行通信呢？解答：采用串行通信的主要原因是：为了降低通信线路的价格和简化通信设备，并且可以利用现有的通信线路。并行通信和串行通信在计算机领域中，有两种数据通信方式：串行传送和并行传送。并行传送数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的。示意图如下：串行传送数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。示意图如下：并行通信与串行通信的比较：(1)从距离上看：并行通信适宜于近距离的数据传送，通常小于30米。而串行通信适宜于远距离传送，可以从几米到数千公里。(2)从速度上看：在短距离内,并行接口的数据传输速度要比串行接口的传输速度高的多。(3)从设备、费用上看：对于远距离通信而言，串行通信的费用显然比较低。在串行通信中有两种基本的通信方式：异步通信和同步通信异步通信在异步通信中，CPU与外设之间有两项约定：(1)字符格式---字符的编码形式及规定，每个串行字符由以下四个部分组成：⑴1个起始位，低电平；⑵5--8个数据位；⑶1个奇偶校验位；⑷1--2个终止位(停止位)高电平；(2)波特率波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数,以位/秒位单位，它是衡量串行数据传送速度快慢的重要标志和参数。例如：假如数据出送速率是120位/秒，则传送的波特率为：120波特。注意：异步通信的传送速度一般在50波特-----19200波特之间我们800产品大多数采用103规约的通讯都为异步通信同步通信在异步通信中，每个字符要用起始位和终止位作为字符开始和结束的标志，占用了一些时间，为了提高数据块的传送速度，就要设法去掉这些标志，就采用同步通信，同步通信的速度可达500千波特。但是它的硬件电路比较复杂。象800线路接口CPU与光端机之间就是同步通信。在串行通信中，按接口标准有RS-232、RS-422与RS-485。RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。RS-485是为了扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。象我们的103规约就是在这些电气特性之上定义的高层次协议。RS-232的电气特性：目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。平衡传输RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图2。图2通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。参见下图。RS-422电气规定RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。图5是典型的RS-422四线接口。实际上还有一根信号地线，共5根线。图4是其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持一点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。图4图5RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。RS-485电气规定由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，参见图6。而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现一点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。我们的800的MMI接口CPU插件，在进行RS-485通信的时候，在后面端子上有上下两个串口，上面的为四线的制RS-485，下面的是为两线制的RS-485。图六图7RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k而RS-422是4kRS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在近距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。接终接电阻进行匹配，主要是由于信号在平行线传输时，在线路末段会产生反射信号干扰整个总线网络，接上终端电阻是为了不产生反射信号，干扰整个网络这在很多网络中都是需要的，在一些50Ω特性阻抗同轴电缆中末端匹配电阻是50Ω，而大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω，故一般在RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω相当于电缆特性阻抗的电阻，这就是我们800发变组保护面板上哪个匹配的120Ω在调试完后一定要打上的原因，因为我们的装置相互之间通讯，近距离的时候可以，距离远的情况下就不行了，一定切记。通信方面故障的一般分析方法800产品通讯产生故障，首先要看装置的通讯设置方面是否正确，一般103规约通信波特率为9600，偶校验，一位停止位的串行通信，而GPS对时为波特率9600，无校验，一位停止位的串行通信，再着要看是RS-232还是RS-485通讯。然后参照下表的各个接口的电气特性进行对照有效的方法是用Commtest软件，通过计算机的串口给装置连续的发103规约或者GPS对时信号，具体什么时候发什么信号，要看你这个是通讯口是用于对时还是用于通信的，然后对着原理图，顺着信号的流程一级一级的用示波器监视信号，若那一级，没有信号问题应该就在那一级附近，对于GPS对时，因为信号是单项的，即只要有信号进去，不需要装置返回什么信号，只需要查输入通道就可以了，对于通讯，因为信号都是双向的，不仅要查输入通道，还要查输出通道，并且对于RS-485还要查一下输入和输出的控制信号，对于RS-485在双向他二线多点通信时是半双工的，A,B线既为发送信道，又为收信信道，主要有个控制使能信号对他们进行分时操作，如果控制信号有问题，就会出现，只接受而发不出去的现象或者根本就无法接受，由于无法接受到信号，在有些软件控制方面，CPU不响应，也当然就不会发送信号，当然也就无法通信，再有就是通信部规定RS232RS422R485工作方式单端差分差分节点数1收、1发1发10收1发32收最大传输电缆长度50英尺400英尺400英尺最大传输速率20Kb/S10Mb/s10Mb/s最大驱动输出电压+/-25V-0.25V～+6V-7V～+12V驱动器输处信号电平(负载最小值)负载+/-5V～+/-15V+/-2.0V+/-1.5V驱动器输出信号电平(空载最大值)空载+/-25V+