【正文】 距離 ， 最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 10Mb/s， 抗干擾能力較強(qiáng) 功能與規(guī)程特性： 網(wǎng)絡(luò)媒體采用雙絞線 、 同軸電纜或光纖 ， 安裝簡(jiǎn)易 ， 電纜數(shù)量 、 連接器 、 中繼器 、 濾波器使用數(shù)量較少 （ 每個(gè)中繼器可延長(zhǎng)線路 ） ， 網(wǎng)絡(luò)成本低廉 。 數(shù)據(jù)幀格式： 一般以異步通信為基礎(chǔ) ， 相應(yīng)的幀格式如下： 節(jié)點(diǎn)數(shù)： 節(jié)點(diǎn)數(shù)是指每個(gè) RS485接口芯片的驅(qū)動(dòng)器能驅(qū)動(dòng)多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn) RS485負(fù)載 ， 其范圍為： 32～ 256個(gè) 。 通信方式： 半雙工 、 全雙工兩種通信方式 。 如下頁(yè)圖所示 。 5. 終端匹配 RS422與 RS485總線網(wǎng)絡(luò)一般要使用終接電阻進(jìn)行匹配 。 但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配 。 一般終端匹配采用終接電阻方法 ， RS422在總線電纜的遠(yuǎn)端并接電阻 ， RS485則應(yīng)在總線電纜的開(kāi)始和末端都需并接終接電阻 。 終接電阻一般在RS422網(wǎng)絡(luò)中取 100?， 在 RS485網(wǎng)絡(luò)中取 120?。 相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻 ， 因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在 100～120?。 電阻匹配的方法簡(jiǎn)單有效 ， 其缺點(diǎn)是要消耗較大功率 。6． RS485與單片機(jī)系統(tǒng)的接口 單片機(jī)與 RS485總線標(biāo)準(zhǔn)之間必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ， 常用的轉(zhuǎn)換芯片有MAX485, SN5176等 。 MAX485芯片是 MAXIM公司的電平轉(zhuǎn)換芯片 ，其引腳如右圖所示 。 各引腳含義如下： RO： 接收器輸出端 。 若 A端高于 B端 200mV以上 ， RO為高；否則RO為低 。 ： 接收器輸出使能端 。 為低時(shí) ， RO有效 ， 否則 RO為高阻態(tài) 。 DE： 驅(qū)動(dòng)器輸出使能端 。 若 DE為高 ， 驅(qū)動(dòng)輸出 A和 B有效 ， 器件作為線驅(qū)動(dòng)器用 （ 發(fā)送 ） ；若 DE為低 ， 它們呈高阻態(tài) ， 這時(shí)為低 ，器件作線接收器用 （ 接收 ） 。 DI： 驅(qū)動(dòng)器輸入 。 DI為低 ， 將迫使輸出為低 ， 若 DI為高 ， 將迫使輸出為高 。 B： 反相接收器輸入和反相驅(qū)動(dòng)器輸出 。 A： 同相接收器輸入和同相驅(qū)動(dòng)器輸出 。 GND： 接地 。 VCC： 電源正極 。 RE MAX485與單片機(jī)系統(tǒng)連接如下圖所示。 RO與 DI是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，與 MCS51系統(tǒng)的 TXD和 RXD直接連接即可。由于RS485總線工作于半雙工狀態(tài)， MAX485是工作于收數(shù)據(jù)狀態(tài)，還是工作于發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)，為低時(shí)是收數(shù)據(jù)。A, B端為 RS485總線的數(shù)據(jù)傳輸線路。 I2C總線標(biāo)準(zhǔn)與接口電路 I2C總線（ Inter Integrated Circuit Bus）： 是 Philips公司推出的串行總線標(biāo)準(zhǔn)（為二線制）。總線上擴(kuò)展的外圍器件及外設(shè)接口通過(guò)總線尋址，是具備總線仲裁和高低速設(shè)備同步等功能的高性能多主機(jī)總線。 1. I2C總線工作原理 組成： 串行數(shù)據(jù)線 SDA和串行時(shí)鐘線 SCL構(gòu)成的 ， 可發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 。 要求： 所有掛接在 I2C總線上的器件和接口電路都應(yīng)具有 I2C總線接口 ， 且所有的 SDA/SCL同名端相連 。 總線上所有器件要依靠 SDA發(fā)送的地址信號(hào)尋址 ， 不需要片選線 。 特點(diǎn)： 組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 占用空間小 ， 無(wú)需專門的母板和插座 ， 芯片管腳的數(shù)量少 ， 無(wú)需片選信號(hào) ， 價(jià)格低 。 允許若干兼容器件共享總線 ， 應(yīng)用比較廣泛 。 總線的長(zhǎng)度可達(dá) ， 傳送速度可達(dá) 400kbps， 標(biāo)準(zhǔn)速率為100kbps。 支持多個(gè)組件 。 支持多主控器件 （ 某時(shí)刻只能有一個(gè)主控器件 ） 。I2C總線上所有設(shè)備的 SDA, SCL引腳必須外接上拉電阻 。 2. I2C總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 一個(gè)典型的 I2C總線結(jié)構(gòu)如下圖所示 。 系統(tǒng)中所有的器件均有 I2C總線接口 ， 所有器件通過(guò)兩根線 SDA（ 串行數(shù)據(jù)線 ） 和SCL（ 串行時(shí)鐘線 ） 連接到 I2C總線上 ， 并通過(guò)尋址識(shí)別 。 I2C總線中的器件既可以作為主控器 ， 也可以作為被控器 ，系統(tǒng)中每個(gè)器件均具有惟一的地址 ， 各器件之間通過(guò)尋址確定數(shù)據(jù)交換方 。 任何時(shí)刻總線只能由一個(gè)主控制器 ， 數(shù)據(jù)的傳輸只能在主 、 從器件間進(jìn)行 。 3. I2C總線協(xié)議 I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中共有三種類型信號(hào)：開(kāi)始信號(hào)、停止信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。 開(kāi)始信號(hào)： SCL保持高電平的狀態(tài)下， SDA出現(xiàn)下降沿。出現(xiàn)開(kāi)始信號(hào)以后，總線被認(rèn)為“忙”。 停止信號(hào)： SCL保持高電平的狀態(tài)下， SDA出現(xiàn)上升沿。停止信號(hào)過(guò)后，總線被認(rèn)為“空閑”。 應(yīng)答信號(hào)： 接收數(shù)據(jù)的器件在接收到 8位數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的器件發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。 總線空閑： SCL和 SDA都保持高電平。 總線忙： 在數(shù)據(jù)傳送開(kāi)始以后， SCL為高電平的時(shí)候， SDA的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有當(dāng) SCL為低電平的時(shí)候才允許 SDA上的數(shù)據(jù)改變。 4. I2C總線的傳送格式 I2C總線的傳送格式為主從式，對(duì)系統(tǒng)中的某一器件來(lái)說(shuō)有四種工作方式：主發(fā)送方式、從發(fā)送方式、主接收方式、從接收方式。 （ 1）主發(fā)送從接收 主器件產(chǎn)生開(kāi)始信號(hào)以后，發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)為控制字節(jié)。前七位為從器件的地址片選信號(hào)。最低位為數(shù)據(jù)傳送方向位（高電平表示讀從器件，低電平表示寫從器件），然后發(fā)送一個(gè)選擇從器件片內(nèi)地址的字節(jié)，來(lái)決定開(kāi)始讀寫數(shù)據(jù)的起始地址。接著再發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，可以是單字節(jié)數(shù)據(jù)，也可以是一組數(shù)據(jù)，由主器件來(lái)決定。從器件每接收到一個(gè)字節(jié)以后，都要返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（ ASK=0）。主器件在應(yīng)答時(shí)鐘周期高電平期間釋放 SDA線，轉(zhuǎn)由從器件控制，從器件在這個(gè)時(shí)鐘周期的高電平期間必須拉低 SDA線，并使之為穩(wěn)定的低電平，作為有效的應(yīng)答信號(hào)。 （ 2） 從發(fā)送主接收 在開(kāi)始信號(hào)以后 ， 主器件向從器件發(fā)送控制字節(jié) 。 如果從器件接收到主器件發(fā)送來(lái)的控制字節(jié)中的從地址片選信號(hào)與該器件相對(duì)應(yīng) ， 并且方向位為高電平 （ R/=1） ， 就表示從器件將要發(fā)送數(shù)據(jù) 。 從器件先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào) （ ASK=0） 回應(yīng)主器件 ， 接著由從器件發(fā)送數(shù)據(jù)到主器件 。 如果在這個(gè)過(guò)程之前 ，主器件發(fā)給從器件一個(gè)片內(nèi)地址選擇信號(hào) ， 那么從器件發(fā)送的數(shù)據(jù)就從該地址開(kāi)始發(fā)送；如果在從器件接收到請(qǐng)求發(fā)送的控制信號(hào)以前 ， 沒(méi)有收到這個(gè)地址選擇信號(hào) ， 從器件就從最后一次發(fā)送數(shù)據(jù)的地址開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù) 。 發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中 ， 主器件每接收到一個(gè)字節(jié)都要返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào) ACK。 若 ACK=0（ 有效應(yīng)答信號(hào) ） ， 那么從器件繼續(xù)發(fā)送；若 ACK=1（ 停止應(yīng)答信號(hào) ） ， 停止發(fā)送 。 主器件可以控制從器件從什么地址開(kāi)始發(fā)送 ，發(fā)送多少字節(jié) 。 5. I2C總線的基本操作 I2C總線運(yùn)用主 /從雙向通信。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)?？偩€必須由主器件控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（ SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。 SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間， SDA狀態(tài)的改變被用來(lái)表示起始和停止條件。如下圖所示。 （ 1） 控制字節(jié) 在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中，高四位為器件類型識(shí)別符（不同的芯片類型有不同的定義，如 E2PROM為 1010），接著三位為片選，最低位為讀寫控制位，為“ 1”時(shí)為讀操作，為“ 0”時(shí)為寫操作。如下圖所示。 （ 2） 寫操作 寫操作分為字節(jié)寫和頁(yè)面寫兩種操作，對(duì)于頁(yè)面寫，根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。頁(yè)面寫的地址、應(yīng)答和數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序如下圖所示。 （ 3） 讀操作 讀操作有三種基本操作：當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀和順序讀。下圖給出的是順序讀的時(shí)序圖。應(yīng)當(dāng)注意的是，為了結(jié)束讀操作，主機(jī)必須在第 9個(gè)周期間發(fā)出停止條件或者在第 9個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)保持 SDA為高電平，然后發(fā)出停止條件。 6. 單片機(jī)的 I2C總線接口 如果單片機(jī)自帶 I2C總線接口 ， 則所有 I2C器件對(duì)應(yīng)連接到該總線上即可；若無(wú) I2C總線接口 ， 則可以使用 I/O口模擬 I2C總線 。 使用單片機(jī) I/O口模擬 I2C總線時(shí) ， 硬件連接非常簡(jiǎn)單 ， 只需兩條 I/O口線即可 ， 在軟件中分別定義成 SCL和 SDA。 MCS51單片機(jī)實(shí)現(xiàn) I2C總線接口電路如下圖所示 。 電路中單片機(jī)的 為串行時(shí)鐘線 SCL， 為串行數(shù)據(jù)線 SDA，通過(guò)程序模擬 I2C串行總線的通信方式。 I2C總線適用于通信速度要求不高而體積要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)。 7. I2C總線的典型應(yīng)用 X24C04是 Xicor公司的 CMOS 4096位串行 E2PROM，內(nèi)部組織為 512 8位。 16字節(jié)頁(yè)面寫，采用 I2C總線結(jié)構(gòu)。與 MCS51單片機(jī)接口如下圖所示。上拉電阻 R1,R2的選擇可參考 X24C04的手冊(cè)。 8051通過(guò) I2C總線接口對(duì) X24C04進(jìn)行單字節(jié)寫操作的程序流程圖如下圖所示。 子程序如下： ORG 1000H BSEND: MOV R2, 08H 。 1字節(jié) 8位 SENDA: CLR 。 SCL置低 RLC A 。 左移一位 MOV , C 。 寫一位 SETB 。 SCL置高 DJNZ R2, SENDA 。 寫完 8個(gè)字節(jié)？ CLR 。 應(yīng)答信號(hào) SETB 。 SDA置高 SETB 。 SCL置低 RET END 其他常用總線標(biāo)準(zhǔn) 1. 通用串行總線 USB 通用串行總線 USB（ Universal Serial Bus） 是在 1994年底由康柏 、 IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合制定的 .其特點(diǎn)是 數(shù)據(jù)傳輸速率高 （ 達(dá) 480Mbps ） 、傳輸可靠 、 傳輸距離不大于 5米 ， 可通過(guò)菊花鏈的形式同時(shí)掛接多個(gè) （ 可達(dá)127個(gè) ） USB設(shè)備 ， 能為設(shè)備供電 ， 可提供 100mA～ 500mA的電流 ， 支持熱插拔 ， 具有實(shí)時(shí)性 、 聯(lián)合性 、 多能性 。 USB接口主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)周邊外部設(shè)備 ， 如電話 、 MODEM、 鍵盤 、 U盤 、 光驅(qū) 、 搖桿 、 磁帶機(jī) 、 軟驅(qū) 、 掃描儀 、 打印機(jī) 、 數(shù)碼相機(jī) /攝相機(jī)等 。 2. MODEM （ Modulator Demodulator， 調(diào)制解調(diào)器 ） 通信原理： MODEM可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)及模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換 。 來(lái)自發(fā)送端的數(shù)字信號(hào)被 MODEM轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào) ， 利用公共電話網(wǎng)傳輸?shù)浇邮斩说?MODEM上 。 在接收端接收到的模擬音頻信號(hào)被 MODEM轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào) ， 傳送到接收數(shù)據(jù)終端 。 通信系統(tǒng)操作模式： 全雙工模式和半雙工模式 。 適用于較遠(yuǎn)距離利用電話線或電力線進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合 。 3．單總線 單總線 （ 1Wire） 是 Dallas公司推出的外圍串行擴(kuò)展總線 ， 它只有一根數(shù)據(jù)輸出線 DQ， 總線上所有器件都掛在 DQ上 。 適用于單主機(jī)系統(tǒng) ， 能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備 。 主機(jī)可以是微控制器 ， 從機(jī)可以是單總線器件 ， 它們之間的數(shù)據(jù)交換只通過(guò)一條信號(hào)線 。 4． 串行外設(shè)總線 SPI SPI（ Serial Peripheral Interface） 是 Motorola公司推出的串行外設(shè)總線 。 由時(shí)鐘線 SCK、 數(shù)據(jù)線 MOSI（ 主發(fā)從收 ） 和 MISO（ 主收從發(fā) ） 組成 。 單片機(jī)與外圍擴(kuò)展器件在時(shí)鐘線 SCK、 數(shù)據(jù)線 MOSI, MSIO上都是同名端相連 。 帶 SPI接口的外圍器件都有片選端 。 其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度較高 （ 可達(dá) Mbps ） ， 硬件擴(kuò)展比較簡(jiǎn)單 ， 軟件實(shí)現(xiàn)方便 。 5. 高性能的串行總線標(biāo)準(zhǔn) IEEE 1394 IEEE 1394串行總線標(biāo)準(zhǔn)適合視頻數(shù)據(jù)傳輸 ， 支持外設(shè)熱插拔 、 同步數(shù)據(jù)傳輸 ， 同時(shí)可為外設(shè)提供電源 。 Apple公司稱之為火線 （ Fire Wire） ， Sony公司稱之為 ， Texas Instruments公司稱之為 Lynx。 目前主要用于計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備 。 其特點(diǎn)是高速 （ 可達(dá) 400Mbps ） 、 實(shí)時(shí) ， 它無(wú)需集線器 ， 每個(gè)總線最多可以支持 63個(gè)設(shè)備 ， 有 1023個(gè)總線進(jìn)行互連 。 它是一個(gè)對(duì)等標(biāo)準(zhǔn) IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種總線模式 （ Backplane和 Cable模式 ） 。 作業(yè)與練習(xí)：