电力通信规约

电力通信规约基础1.串行/并行概念2.异步/同步概念3.抗干扰编码（差错控制）4.电力通信规约1.串行通信串行通信与并行通信串行通信接口异步通信与同步通信同步通信串行通信与并行通信按照数字信号码元排列方法的不同：串行通信：数据各位按照时间顺序一位一位依次传送。并行通信：数据各位同时传送。串行通信（图）计算机计算机或外设发送10010010串行通信方式示意图并行通信方式示意图并行通信接口的特点(1)并行接口是在多根数据线上，以数据字节（字）为单位与输入/输出设备或被控对象传送信息的。如:打印机接口，A/D、D/A转换器接口，开关量接口，控制设备接口等。在实际应用中，凡在CPU与外设之间同时需要两位以上信息传送时，就可以采用并行口。并行口适用于近距离传送的场合。(2)并行传送的信息，不要求固定的格式，这与串行传送的信息有数据格式的要求不同。PC机的并行通信口标准SPP即标准并行口(StandardParallelPort)。SPP主要用来从计算机向打印机输出数据。一次输出8bit字节，但输入只有5条线。EPP即增强并行口(EnhancedParallelPorts)。双向八位口，有地址选通信号和数据选通信号来区分数据类型。速率在500kB/s到2MB/s之间。ECP即扩展功能端口(ExtendedCapabilitiesPorts)。双向八位口。ECP采用压缩技术和DMA方式来双向传输数据,其传输速率可达2MB/s。486计算机及以后的计算机主板上都配置了支持EPP和ECP的并行口。EPP并行口引脚定义串行通信和并行通信的特点串行通信的传送速度要小于并行方式，但是当通信距离比较远时，一方面可以降低通信信道的投资，另一方面是便于对信号进行调制和解调。因此在远距离通信中，毫无例外的都是采用串行通信方式。并行通信可以达到比串行通信高得多的信息传输率，而且目的设备不需要翻译或修改就可以直接使用接收到的数据。但其缺点是所需信号传输线的代价较高，会随着传送距离的增加而急剧增加，而且不便于实现调制和解调。适用范围串行通信适用于传输速度要求较低、信息传输量相对较少、传输距离要求较远的数据传送。并行通信适用于短距离的、快速的、大传输量的数据传送。串行通信接口标准RS-232C接口标准RS-422A接口标准RS-485接口标准串行通信接口的任务（1）进行串/并转换（2）实现串行数据格式化（3）可靠性检验（4）实施接口与DCE(数据通信设备)之间联络控制RS-232C接口标准在串行异步通信接口中，应用最为广泛的当属RS-232C接口。这是电子工业协会（EIA,ElectronicIndustryAssociation）于1969年为解决数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口问题而发表的推荐标准。该标准一方面规定了接口的电气特性，包括信号的逻辑电平、最高数据传输率、发送和接收电路的特性等规定；另一方面规定了接口的机械特性，包括用于连接的插头、插座的尺寸、插脚数，引脚分配、插脚与插孔的尺寸等；另外该标准还对信号的功能进行了描述，包括对各信号的名称、方向和相互关系的说明。RS-232C的电气特性RS-232C是采用双极性不归零脉冲来表示所传送数据信号的，也就是说，它的信号电平对地是对称的。以-3V~-15V电平代表二进制的逻辑1；而以+3V~+15V电平代表二进制的逻辑0。由于RS-232C采用负逻辑电平表示信号，与TTL电平完全不兼容，因此需要专用的芯片来实现电平的转换，这种转换芯片有MC1488/MC1489和MAX232/ICL232等。RS232C接口的通讯距离15米，速率20KbpsRS-232C的机械特性在RS-232C标准中规定采用DB-25型（即D型25针）连接器做为接口连接器。在25条信号线中，经常用到的信号线只有几条，实用中最简单的双向通信连接方式只需三条连接线。现在有些计算机将RS-232C标准25针的连接器简化为9针D型连接器。注意在9针连接器中，数据发送和数据接收的引脚定义正好与25针连接器的定义相反。DB9连接器的引脚名称RingIndicator振铃指示RICE9ClearToSend发送允许CTSCB8RequestToSend请求发送RTSCA7DataSetReady数据设备就绪DSRCC6SignalGround信号地线AGSG5DataterminalReady数据终端就绪DTRCD4TransmittedData数据发送TxDBA3ReceivedData数据接收RxDBB2CarrierDetected数据载波监测DCDCA1说明接口电路名称电路符号引脚编号RS-232C的接线RS-232C通讯数据格式RS-232C接口的优缺点RS-232C接口的最大优点是简单易于实现、通用性好，现在几乎所有的计算机及终端设备都配备有这种接口，而且使用一些廉价的器件可以非常方便地构成自己的RS-232C接口。但是由于这种接口在电气性能方面，采用以电压表示信号的方法，并且信号电压对地是对称的，在它的发送器和接收器之间具有公共的信号地线，就使得共模干扰不可避免地耦合到信号系统中。为了降低信道上噪声干扰的影响，该标准采用了较高的信号电平来表示信号。该标准的传输频率最多只能到20kbps，并且传输距离最大为15米。RS-422A接口标准EIA于1975年又提出了一种推荐标准RS-422A。它同RS-232C的最大区别在于，不是采用信号电平来传送信号，而是利用两条信号线之间的差分电压来表示信号。这是一种双端传输的平衡接口，所谓平衡驱动是指通信往返信道的组成是完全对称的，而且平衡信道的往返信号线都不接地。而不平衡驱动的往返信道是不对称的，由于RS-232C的信道一方是信号线，另一方是地线，所以它是不平衡接口。对RS-422A接口而言，其发送通道和接收通道各有两条信号线（在半双工情况下可以只有两条信号线），接收器是接收来自双端驱动器相反极性的差分信号。RS-422A的最大优点是差分信道的抗噪声能力强，可以使信号传输较远的距离，同时由于噪声效应的降低，使得通信速率可以大幅度地提高。RS-422A和RS-232C的驱动方式RS-422A和RS-232C的性能主要特性RS-232CRS-422A最大线长（M）15600最大通信速率（Bit/s）20K10M接收端的最小电压（V）1.5（单端）0.1（差分）接口供电电源12V+5V信号电平兼容性需要电平转换专用芯片不需要电平转换专用芯片RS-485接口标准为了满足分布式系统中的多点通信问题，EIA于1983年又提出了一种RS-485推荐标准。该标准同RS-422A标准一样，也是采用平衡驱动的差分信号进行数据传输，但可以在半双工的通信模式下，实现多点通信的要求，RS-485网络RS232/RS422/RS485的比较性能RS-232CRS-422ARS-485驱动模式单端差分差分允许连接发送器和接收器的数量1发、1收1发、10收32发、32收最大允许电缆长度15M600M600M最大允许通信速率20Kbps10Mbps10Mbps2.异步通信的特点异步方式与同步方式比较，具有电路简单、不需要位同步措施、通用性好等优点。由于异步通信方式是把传输的字符看作一个独立的信息单位，每个字符在信息流中出现的相对时间是任意的，所谓异步就是针对这一点讲的。而每个字符中的各位，则以固定的时钟频率传送。为此在进行数据传输时，它必须为每个字符都加上启动位、停止位和奇偶校验位（如果需要），构成一个完整的通信字。因此这种协议是以通信字符为单位的起止通信协议，其实质是在字符内部是同步的，而在字符之间是异步的。异步通信的特点-2异步通信不需要位同步措施，因而它的发送器和接收器的硬件设计都比较简单，但这同时也带来了传码效率较低的问题（在异步方式下，每传送一个字符至少需要传送20％的额外控制信息）。另外在抗干扰性能方面与同步方式相比，也稍差一点，尤其当干扰发生在启动位附近时，有可能导致误启动（即误同步），会产生比较严重的后果。但由于异步通信的简单易行、通用性好、软件编制相对简单等优点，异步通信方式在计算机数据通信当中应用的还是十分广泛的。同步通信的概念同步通信和异步通信一样，也是串行通信中应用较为广泛的一种通信模式。所谓同步串行通信是指通信双方在建立起正常的通信联系之后，在整个通信过程中收发双方始终保持同步状态，即通信收发双方始终以完全相同的频率、相同的相位工作。同步通信的特点同步通信与串行通信方式比较，其最主要的不同点在于同步通信不仅仅是在传送的数据字符中间的每一位需要保持同步，而且在传送的每个字符之间也都应始终保持同频同相传输，因此它是一种完全的同步通信方式。同步通信是以固定的时钟频率来管理信道中数据流的传输，不仅对于每个传送字符的各数据位进行管理，而且也管理各字符间的定时，因而在数据传输时，只需要把若干个字符组织成一个字符块（Block），而只在字符块的起始和结束的位置加上控制信息就可以了（帧同步字）。这样当字符块的长度增加时，这种必须传送的额外控制信息在全部传送信息量中所占的比例就会降低。同步通信的通信速率可以比异步方式高，同步通信的抗干扰能力和检错纠错能力也优于异步方式。同步通信的缺点同步通信方式与异步方式比较，最主要的缺点是结构比较复杂。为了保持在整个通信过程中的同步，这种方式在硬件电路上需要设置专用的同步锁相电路，来实现接收端和发送端的时钟同步，因而它的接收器和发送器的电路设计要比异步方式复杂的多；其次，在通信控制软件的编制上，同步通信的程序也要比异步通信程序复杂；此外在1对N的多收发站通过同一信道进行半双工通信的系统中，当更换发送站时，接收端的跟踪锁相将是十分困难的，因此不便于实现1对N的通信。3.抗干扰编码概念差错控制方式常用检错码抗干扰编码的概念抗干扰编码：采用可靠、有效的编码以发现或纠正数字信号在传输过程中由于噪声干扰而造成的错码。接收端经过译码，能查出码组中存在差错，但不知其确切位置的，叫作检错译码。能判断差错位置并加以纠正的，叫作纠错译码。差错控制方式-1一、循环传送检错同一信息源的信息周期性地循环传送发送端将有关的信息进行抗干扰编码后，发送出去。接收端经检错译码器判断有无错误，无错则数码可用，有错则丢弃不用。传送方式简单，较易实现。二、前向纠错(FEC)发送端进行信息的纠错编码，并发送，接收端对其进行纠错译码优点：不需反馈缺点：译码器较复杂差错控制方式-2三、自动要求重传(ARQ)发送端发送可检错的码字，接收端根据编码规则检错，并通过反馈信道将判决结果返送发送端，若有错则发送端重新发送，直到接收端确认无错为止。性能：它要求一个反馈信道，若干扰严重，重传次数增加，通信连贯性差，效率低，但只用了检错方式，编码、译码器较简单，选用适当的编码规则，可使未检出错误的概率变的非常小。四、返送重传接收端将收到的信息原封不动地返送给发送端，传输效率更低，可靠性提高。差错控制方式-3五、混合纠错(HEC)发送端发送的码元不仅能检错，也有一定的纠错能力。接收端首先进行纠错，若能检出错误，但不能纠正，返回反馈信息要求发送端重新发送。电力系统循环式远动中，遥测、遥信采用循环传送检错；问答式远动中，遥测、遥信采用自动要求重传；对于遥控、遥调采用返送重传方式。常用检错码—奇偶校验奇偶校验（ParityCheck）:在信息组后附上一位奇偶校验位。偶校验：若附上一位奇偶校验位后，形成的码字中“1”的个数为偶数。奇校验：若附上一位奇偶校验位后，形成的码字中“1”的个数为奇数。特点：编码效率高，能检出奇数个差错。常用检错码—校验和校验和CS(CheckSum)：将m个长度为n的信息组作为二进制数按模N相加，形成校验和，在m个信息组后传送。通常取N=2n常用检错码—CRCCRC（CyclicRedundancyCheck）循环冗余校验分组码：按组进行编码，码的长度为n，其中