IEEE488總線

IEEE 488是一種并行的外總線，它是20世紀70年代由HP公司制定的。HP公司為了解決各種儀器儀表與各類計算機的接口時，由于互相不兼容而帶來的連接麻煩，而研制了通用接口總線HP—IB總線。1975年IEEE以IEEE 488標準總線予以推薦，1977年國際電工委員會 (IEC)也對該總線進行認可與推薦，定名為IEC—IB。所以這種總線同時使用了IEEE—488，IEC—IB (IEC接口總線)，HP—IB (HP接口總線)或GP—IB (通用接口總線)多種名稱。由于IEEE 488總線的推出，當用IEEE 488標準建立一個由計算機控制的測試系統時，不要再加一大堆復雜的控制電路，IEEE 488系統以機架層疊式智能儀器為主要器件，構成開放式的積木測試系統。因此IEEE 488總線是當前工業上應用最廣泛的通信總線之一。

　一、 IEEE 488總線使用的約定

　(1) 數據傳輸速率≤1 MB/s。

　(2) 連接在總線上的設備 (包括作為主控器的微型機)≤15個。

　(3) 設備間的最大距離≤20 m。

　(4) 整個系統的電纜總長度≤220 m，若電纜長度超過220 m，則會因延時而改變定時關系，從而造成工作不可靠。這種情況應附加調制解調器

　(5) 所有數據交換都必須是數字化的。

　(6) 總線規定使用24線的組合插頭座，并且采用負邏輯，即用小于+0.8V的電平表示邏輯“1”；用大于2V的電平表示邏輯“0”。

　二、系統上設備的工作方式

　　IEEE 488總線接口結構如圖8.22所示 .利用IEEE 488總線將微型計算機和其它若干設備連接在一起。可以采用串行連接，也可以采用星形連接。

　　　　　　　　　　　　圖8.22 IEEE 488總線接口結構

　　在IEEE 488系統中的每一個設備可按如下3種方式工作。

　(1) “聽者”方式這是一種接收器，它從數據總線上接收數據，一個系統在同一時刻，可以有兩個以上的“聽者”在工作。可以充當“聽者”功能的設備有： 微型計算機、打印機、繪圖儀等。

　(2) “講者”方式這是一種發送器，它向數據總線發送數據，一個系統可以有兩個以上的“講者”，但任一時刻只能有一個講者在工作。具有“講者”功能的設備有： 微型計算機、磁帶機、數字電壓表、頻譜分析儀等。

　(3) “控制者”方式這是一種向其它設備發布命令的設備，例如對其它設備尋址，或允許“講者”使用總線。控制者通常由微型機擔任。一個系統可以有不止一個控制者，但每一時刻只能有一個控制者在工作。

　　 在IEEE 488總線上的各種設備可以具備不同的功能。有的設備如微型計算機可以同時具有控制者、聽者、講者3種功能。有的設備只具有收、發功能，而有的設備只具有接收功能，如打印機。在某一時刻系統只能有一個控制者，而當進行數據傳送時，某一時刻只能有一個發送器發送數據，允許多個接收器接收數據。也就是可以進行一對多的數據傳送。

　　一般應用中，例如，微型機控制的數據測量系統，通過IEEE 488將微型機和各種測試儀器連接起來，這時，只有微型機具備控制、發、收3種功能，而總線上的其它設備都沒有控制功能，但仍有收、發功能。當總線工作時，由控制者發布命令，規定哪個設備為發送器、哪個為接收器，而后發送器可以利用總線發送數據，接收器從總線上接收數據。

　三、 IEEE 488總線信號定義說明

　　IEEE 488總線使用24線組合插頭座，其各引腳定義列于表8.7

　　IEEE 488的信號線除8條地線外，有以下3類信號線。

　(1) D7～D0數據總線，這是8條雙向數據線，除了用于傳送數據外，還用于“聽”、“講”方式的設置，以及設備地址和設備控制信息的傳送。即在D7~D0上可以傳送數據、設備地址和命令。這是因為該總線沒有設置地址線和命令線，這些信息要通過數據線上的編碼來產生。

　(2) 字節傳送控制線，在IEEE 488總線上數據傳送采用異步握手 (掛鉤)聯絡方式。即用DAV，NRFD和NDAC 3根線進行握手聯絡。

DAV (Data Avaible)——數據有效線。當由發送器控制的數據總線上的數據有效時，發送器置DAV為低電平 (邏輯1)，指示接收器可以從總線上接收數據。

NRFC (Not Ready for Data)——未準備好接收數據線，只要連接在總線上被指定為接收器中的設備，尚有一個未準備好接收數據，接收器就置NRFD線為有效低電平，示意發送器不要發出數據。當所有接收器都準備好時，NRFD變為高電平。

NDAC (Not Data Accepted)——未接收完數據，當總線上被指定為接收器的設備，有任何一個尚未接收完數據，它就置NDAC線為低電平，示意發送器不要撤銷當前數據。只有當所有接收器都接收完數據后，此信號才變為高電平。

　(3) 接口管理線。

IFC (Interface Clear)——接口清零線。該線的狀態由控制器建立，并作用于所有設備。當它為有效低電平時，整個IEEE 488總線停止工作，發送器停止發送，接收器停止接收。使系統處于已知的初始狀態。它類似于復位信號RESET。可用計算機的復位鍵來產生IFC信號。

SRQ (Service Request)——服務請求線。它用來指出某個設備請求控制器的服務，所有設備的請求線是“線或”在一起的，因此任何一個設備都可以使這條線有效，來向控制器請求服務。但請求能否得到控制器的響應，完全由程序安排，當系統中有計算機時，SRQ是發向計算機的中斷請求線。

ATN (Attenntion Line)——監視線。它由控制器驅動，用它的不同狀態對數據總線上的信息作出解釋。
當ATN=“1”時，表示數據線上傳送的是地址或命令，這時只有控制器能發送信息，其它設備都只能接收信息。
當ATN=“0”時，表示數據總線上傳送的是數據。

EOI (End or Identify)——結束或識別線。該線與ATN線一起指示是數據傳送結束，還是用來識別一個具體設備。當ATN=“0”時，這是進行數據傳送，當傳送最后一個字節使EOI=“1”，表示數據傳送結束，當ATN=“1”，若EOI=“1”時，則表示數據總線上是設備識別信息，即可得到請求服務的設備編碼。

REN (Remote Enable)——遠程控制線。該信號為低電平時，系統處于遠程控制狀態，設備面板開關，按鍵均不起作用；若該信號為高電平，則遠程控制不起作用，本地面板控制開關，按鍵起作用。

　四、 IEEE 488總線傳送數據時序

　　IEEE 488總線上數據傳送采用異步方式，即每傳送一個字節數據都要利用DAV，NRFD和NDAC 3條信號線進行握手聯絡。數據傳送的時序圖如圖8.23所示

　　　　　　　　　　　　　圖8.23 3線握手時序圖

　　從時序圖可見，總線上每傳送一個字節數據，就有一次DAV，NRFD和NDAC 3線握手過程。

　　圖8.23中，“①”表示原始狀態講者置DAV為高電平；聽者置NRFD和NDAC兩線為低電平。“②”表示講者測試NRFD，NDAC兩線的狀態，若它們同時為低電平時，則講者將數據送上數據總線D7~D0。“③”表示中虛線表示一個設備接著一個設備陸續做好了接收數據準備 (如打印機“不忙”)。“④”表示所有接收設備都已準備就緒，NRFD變為高電平。“⑤”表示當NRFD為高電平，而且數據總線上的數據已穩定后。講者使DAV線變低，告訴聽者數據總線上的數據有效。“⑥”表示聽者一旦識別到這點，便立即將NRFD拉回低電平，這意味著在結束處理此數據之前不準備再接收另外的數據。“⑦”表示聽者開始接收數據，最早接收完數據的聽者欲使NDAC變高 (如圖中虛線示)。但其它聽者尚未接收完數據，故NDAC線仍保持低電平。“⑧”表示只有當所有的聽者都接收完畢此字節數據后，NDAC線才變為高電平。“⑨”表示講者確認NDAC線變高后，就升高DAV線。“”表示講者撤銷數據總線上的數據。“”表示聽者確認DAV線為高后置NDAC為低，以便開始傳送另一數據字節。至此完成傳送一個數據字節的3線握手聯絡全過程。以后按上述定時關系重復進行。從數據傳送的過程可見，IEEE 488總線上數據傳送是按異步方式進行的，總線上若是快速設備，則數據傳送就快，若是慢速設備，則數據傳送就慢。也就是說數據傳送的定時是很靈活的。這意味著可以將不同速度的設備同時掛在IEEE 488總線上。

8.4.2 VXI總線

　　目前在自動測試系統中IEEE 488總線雖仍然廣泛使用，但由于它的數據總線只有8位寬，系統的最高速傳率只有1MB/s，體積也較大。因此往往不能適應現代科技和生產對測試系統的需要。1987年Clolrado Data Systems, Hewlett Packard, Racaldana, Tektronix和Wavetek等公司的工程技術代表組成一個特別委員會。根據VME總線、EUROCARD標準和IEEE 488·2等標準，制定開放性儀器總線結構所必需的附加標準。1987年7月這個委員會宣布了VXI總線標準。VXI是VME bus extension for instrumentation的縮寫，即VME總線在儀器領域的擴展。VXI的問世是測量和儀器領域中發生的重大事件。它是一種模塊化儀器總線，是一種在世界范圍內完全開放的，適合于多供貨廠商的標準總線，它吸取VME計算機系統總線的高速通信和IEEE 488總線易于組成測試系統的優點，而且集中了智能儀器、個人儀器和自動測試儀器的很多特長。具有小型便攜、高速數據傳輸、模塊化結構、軟件標準化高、兼容性強、可擴性好和器件可重復使用等優點。組建系統靈活方便，能充分利用計算機的效能，易于利用數字信號處理的新原理和新方法以及構成虛擬儀器的優點，并便于接入計算機網構成信息采集，傳輸和處理的一體化網絡。VXI技術把計算機技術、數字接口技術和儀器測量技術有機的結合起來。這種總線推出后，在世界上得到迅速的推廣，它以很快的速度進入測試市場，自問世以來，銷售額逐年增長。
VXI被IEEE確定為正式標準IEEE 1155。

　　下面對VXI總線進行簡略描述。

　(1) 系統最多可以包含256個器件 (或稱裝置)，每個器件都具有惟一的邏輯地址單元。

　(2) 它有A，B，C和D4種尺寸的模塊，A級最小 (高10 cm×深16 cm)，D級最大 (36.7 cm×34 cm)，其中C級 (23.335 cm×34 cm)應用最多。C級的寬度為3 cm或其整數倍，即大體上相當于一本大型書籍的尺寸。組建系統時，可以像插放或更換書架上的書籍一樣靈活方便地插放或更換模塊。

　(3) 一個模塊是一個VXI器件，但也允許靈活處理。系統中以每一個主機箱為單位構成一個子系統。一般一個主機箱可以放置5~13塊模塊，主機箱的的背板為高質量的多層印制電路板，其上印制著VXI總線。模塊通過連接器與總線連接。有P1，P2和P33種連接器。每種連接器是3排，共96個引腳。其中P1是必需的，而P2和P3是可選擇的。在主機箱的背板上安裝著連接器的插座，模塊上安裝著連接器的插頭，由主機箱向模塊提供模擬和數字電路所需的7種電源和冷卻能力。

　(4) 對VXI總線的控制分兩種，一種是主機箱的外部控制者；另一種是嵌入主機箱的內部控制者。此外系統還有資源管理和零槽功能模塊。前者負責系統的配置和管理系統的正常工作，后者主要給系統提供公共資源。當采用外部控制者時，可以通過IEEE 488，RS232C多系統擴展總線MXI，VME總線和計算機本地網等多種方式連接，這時資源管理者和零槽器件往往做成一個模塊，通過上述方式與外部控制者連接。當采用嵌入式控制者時，易于組成高速、便攜的靈巧系統，這種內嵌式微機往往同時具有資源管理者和零槽器件的功能。

　(5) VXI總線中地址線有16位、24位、32位3種，數據線32位，在數據線上數據的傳輸速率可達40 MB/s，當在相鄰模塊間用本地總線傳輸時，速率更可大幅度提高。此外VXI總線中還定義了多種控制線、中斷線、時鐘線、觸發線、識別線和模擬線等。

　(6) 在VXI總線規范文本中，對主機箱及模塊的機械規程、供電、冷卻、電磁兼容、系統控制、資源管理和通信規程等都做了明確規定。

8.4.3 SCSI總線

　　SCSI是Small Computer System Interface的縮寫，即小型計算機系統接口。它用于計算機與磁帶機、軟磁盤機、硬磁盤機、CDROM、可重寫光盤、掃描儀、通信設備和打印機等外部設備的連接。目前廣泛用于微型計算機中主機與硬磁盤和光盤如CDROM的連接，成為最重要、最有潛力的新總線標準。

　一、SCSI總線的主要特點

　　SCSI是一種低成本的通用多功能的計算機與外部設備并行外總線，可以采用異步傳送，當采用異步傳送8位的數據時，傳送速率可達1.5 MB/s。也可以采用同步傳送，速率達5 MB/s。其下一代SCSI—2 (fast SCSI)速率為10 MB/s；Ultra SCSI傳輸速率為20 MB/s；Ultra—Wide SCSI (即數據為32位寬)傳送速率高達40 MB/s。
SCSI的啟動設備 (命令別的設備操作的設備)和目標設備 (接受請求操作的設備)通過高級命令進行通信，不涉及外設的物理層如磁頭、磁道、扇區等物理參數，所以不管是與磁盤或CDROM接口，都不必修改硬件和軟件，所以是一種連接很方便的通用接口，它也是一種智能接口，對于多媒體集成接口此標準更顯重要。
當采用單端驅動器和單端接收器時，允許電纜長達6 m，若采用差動驅動器和差動接收器時，允許電纜可長達25 m。總線上最多可掛接8臺總線設備 (包括適配器和控制器)。但在任何時刻只允許兩個總線設備進行通信。目前數據寬度有8位和32位兩種。當前與硬盤和CDROM連接多用8位。下面以8位的SCSI為例進行信號定義說明。

　二、SCSI信號定義說明

　　SCSI總線信號可以采用單端驅動器和單端接收器進行信號傳送，也可以采用差動驅動器和差動接收器進行信號傳送。但兩者在信號定義上有區別，下面分別介紹。

　1. 單端SCSI總線信號定義

　　單端SCSI總線采用50芯扁平電纜或25對雙絞線，也可以采用圓型電纜。電纜中每根導線的截面積為0.8 mm2，最大長度6m,單端SCSI總線信號的定義列于表8.8

　　這9條數據線的功能取決于總線的工作節拍。

TERMPWR (26)——經電纜向總線設備提供電源的引腳。

ATN (32)——注意信號。它由啟動設備產生，用來通知目標設備，啟動設備已準備好一個報文信息。

BSY (36)——忙信號。該信號可以由總線上的任何設備產生，它用來指示總線的工作狀態。當其為高電平時，表示總線正被占用。

ACK (38)——認可信號。該信號傳送節拍，由啟動設備產生，作為對請求信號的響應。

RST (40)——重置信號。該信號可由總線上的任何設備產生，用來通知總線上的所有設備重置。

MSG (42)——指示信息類別信號。該信號由目標設備產生。用來通知啟動設備，在信息傳輸節拍里，數據線上是報文還是其它信息。當MSG=“0”時，表示數據線上傳輸的是命令或狀態信息；當MSG=“1”時，表示數據線上傳輸的是報文信息。

SEL (44)——選擇信號。該信號可由選擇目標設備的起始設備產生，也可以由重選起始設備的目標設備產生。在這里，總線上要求其它設備執行操作的設備為起始設備；執行起始設備要求的為目標設備。總線上的設備有的只能作為起始設備，有的只能作為目標設備，但有的總線設備在某一時刻可以是起始設備，在另一時刻可以是目標設備。例如，起始總線上的微型計算機。

C/D (46)——控制/數據信號。它由目標設備產生，在信息傳輸節拍里，用來通知啟動設備在數據線上傳輸的是控制信號還是數據信息。
當C/D=“0”時，數據線上為數據信息；
當C/D=“1”時，數據線上為控制信息。

REQ (48)——請求信號。該信號由目標設備產生，用來請求進行數據傳送。

I/O (50)——輸入/輸出信號。該信號由目標設備產生，在信息傳輸節拍里，用來通知啟動設備信息傳輸的方向。
當I/O=“0”時，表示起始設備為輸出；
當I/O=“1”時，表示起始設備為輸入。
在選擇重選節拍里，該信號用來作為選擇重選的標志。當I/O=“0”時，表示為選擇；當I/O=“1”時表示為重選。

　2. 差動SCSI總線信號定義

　　當SCSI總線采用差動驅動和差動接收時，對連接線的要求同單端一樣，也是50芯扁平電纜或25對雙絞線。但電纜的長度可達25m。差動SCSI的總線信號定義列于表8.9。

　　單端和差動信號引腳相對應，只是單端一個信號只需占一個引腳，而差動一個信號要占用兩個引腳，將單端時的一些地引腳，在差動時是“+”的信號引腳。
　　引腳21為DENABLE，是總線允許信號，高電平為有效。在差動連接時，若DENABLE不慎接地，則總線無法工作。
經電纜向總線設備提供電源的TERMPWR引腳，單端時用26號引腳，差動時用25和26引腳。

　三、SCSI總線的工作過程

　　SCSI總線工作過程包括如下10個總線節拍：

　BUS FREE——總線自由節拍；
　ARB——總線仲裁節拍；
　SEL——總線選擇節拍；
　RESEL——重新選擇節拍；
　MSG IN——信息輸入節拍；
　MSG OUT——信息輸出節拍；
　DATA IN——數據輸入節拍；
　DATA OUT——數據輸出節拍；
　CMD——命令節拍；
　STATUS——狀態節拍。
　　各節拍的轉換如圖8.24所示

　　　　　　　　　　　　圖8.24 SCSI總線節拍轉換圖

　　SCSI總線在復位之后進入總線自由節拍BUS FREE，在此狀態下，總線上的設備可以提出請求，此后進入總線仲裁節拍ARB，通過ARB后，使優先權最高的請求設備獲得總線仲裁權。然后進入選擇節拍SEL，利用SEL和BSY信號及設備編碼決定起始設備和目標設備。

　　經過上述3個節拍后，總線進入信息傳輸節拍。利用MSG，C/D,I/O三個信號的不同編碼，可以決定信息的傳輸方式。例如，若MSG C/D I/O=000時，則表示一個數據輸出總線節拍，數據由起始設備傳送到目標設備。

　　當信息傳輸完成或出現錯誤時，可利用RST信號使總線復位，總線重新回到BUS FREE節拍。

　　SCSI總線設置很多命令，在軟件支持下工作。詳細內容可以查閱ECMA公布的SCSI標準。ECMA (European Computer Manufacturers Association)即歐洲計算機廠家協會。

8.4.4 IDE總線

　　IDE總線或稱IDE接口，它是1984年由COMPAQ和WD公司聯合推出的一種硬盤接口標準。這種接口只支持硬盤驅動器。1993年為了與SCSI接口標準競爭，WD公司又推出增強型的IDE接口，也稱為EIDE接口或稱ATA接口。EIDE接口不僅支持硬盤驅動器，還支持磁帶機和CD—ROM驅動器。EIDE接口迅速得到許多廠商的歡迎。現在市面上新的多功能卡基本上都支持EIDE接口。若插有EIDE的多功能卡，CD—ROM驅動器安裝起來相當于第二個磁盤。但舊的多功能卡或硬盤卡，只支持舊的IDE標準，甚至只支持ST506這種更舊的接口標準，則這種卡盡管可以驅動雙硬盤，卻不能驅動CD—ROM。

　　常見的CD—ROM除了EIDE接口標準外，還有AT接口標準，AT接口是SONY、松下和三菱等公司專用的CD—ROM接口。EIDE接口的平均尋址時間明顯優于AT接口。所以若看重讀寫速度應選用EIDE接口的CD—ROM。CD—ROM采用EIDE接口是大勢所趨，AT專用接口將走向消亡。

　　ISA，EISA總線支持EIDE接口數傳率為4.1 MB/s，而VESA總線上多采用Fast EIDE接口，它的數傳率為11~13 MB/s。容量為850 MB以上的硬盤要采用Fast EIDE—2接口，其數傳率為16.6 MB/s。
　　EIDE總線信號定義列于表8.10

8.4.5 Centronics總線

　　Centronics總線用于計算機與打印機或繪圖儀的連接。它也是一種并行通信總線，總線由36條信號線組成。采用扁平電纜或多芯電纜進行信息傳送。傳輸速率較高，傳輸距離最長為2 m。在使用扁平電纜連接時，采用每兩條數據線之間夾一條地線，可以較好的克服數據間的干擾。這種總線未經標準化組織確定，所以不同廠家對引腳定義可能略有區別。目前經常采用25線簡化的Centronics總線。例如PC系列機的并行接口就是采用25線的Centronics總線標準。
Centronics總線信號定義列于表8.11

8.4.6 RS—232C總線

　一、RS—232C信號定義的說明

　　RS—232C是一種串行通信總線標準，是數據終端設備(DTE)和數據通信設備(DCE)之間的接口標準，1969年由美國電子工業協會(EIA)從CCITT遠程通信標準中導出的一個標準。當初制訂此標準的目的是為了使不同廠家生產的設備能達到接插的“兼容性”。也就是說不同廠家所生產的設備，只要它們都具有RS—232C標準接口，則不需要任何轉換電路，就可以互相插接起來。這個標準僅保證硬件兼容而沒有軟件兼容。此外，用它進行數據傳輸時，由于線路的損耗和噪聲干擾，傳輸距離一般都不超過15 m。通常兩計算機的近距離通信可以通過RS—232C接口連接起來。

　　RS—232C標準包括機械指標和電氣指標。機械指標規定，RS—232C接口通向外部的連接器(插針和插座)是一種標準的“D”型保護殼的25針插頭。圖8.25是這種插頭的插腳編號

　　　　　　　　　　　　圖8.25 標準25針“D”型插頭

　　25個插腳的功能分配列于表8.12。

　　RS—232C的25個插腳僅定義22個。這22個信號分為兩個信道組：一個主信道組(標有“*”者)和一個輔信道組，大多數微機通信系統僅使用主信道組的信號線。在通信時，并非所有主信道組的信號都要連接。在微機通信中，通常使用的RS—232接口信號只有9根引腳(見表8.13)。

　　常用的9根引腳分兩類：一類是基本的數據傳送引腳，另一類是用于調制解調器(MODEM)的控制和反應它的狀態的引腳。

　1. 基本的數據傳送引腳

TXD，RXD，GND(2，3，7號引腳) 基本數據傳送引腳。
TXD——數據發送引腳，數據傳送時，發送數據由該引腳發出，送上通信線，在不傳送數據時，異步串行通信接口維持該腳為邏輯“1”。
RXD——數據接收引腳，來自通信線的數據信息由該引腳進入接收設備。
GND——信號地，該引腳為所有電路提供參考電位。

　2. MODEM的控制和狀態引腳

從計算機通過RS232C接口送給MODEM的控制引腳包括DTR和RTS。

DTR——數據終端準備完畢引腳，用于通知MODEM計算機準備好，可以通信了。
RTS——請求發送引腳，用于通知MODEM計算機請求發送數據。
從MODEM通過RS323C接口送給計算機的狀態信息，引腳包括DSR，CTS，DCD和RI。
DSR——數據通信設備準備就緒引腳，用于通知計算機，MODEM準備好了。
CTS——允許發送引腳，用于通知計算機MODEM可以接收數據了。
DCD——數據載體檢測引腳，用于通知計算機MODEM與電話線另一端的MODEM已經建立聯系。
RI——振鈴信號指示引腳，用于通知計算機，有來自電話網的信號。

　二、具有MODEM設備的遠距離通信

　　數據終端設備DTE (Data Terminal Equipment)，如計算機、終端顯示器，通過RS232C接口和數據通信設備DCE(DataCommunication Equipment)如調制解調器連接起來，再通過電話線和遠程的設備進行通信。即電話線的兩端都有DCE，即MODEM設備。MODEM除具有調制和解調功能外，還必須具有控制功能和反映狀態的功能。這些控制功能用來完成與RS—232C接口以及電話線另一端的MODEM進行信息交換和聯絡控制。具有MODEM設備的遠距離通信的連接圖，見圖8.26。

　　　　　　　　　　　　　　圖8.26 最簡單連接

　　在實際使用中，若進行近距離通信，即不通過電話線進行遠程通信，則不需要使用DCE，而直接把DTE連接起來，稱為零調制解調器聯接，因為此時調制解調器已退化成了一個線路交叉，不起任何作用了。兩個DTE之間可以利用表8?13列出的9根線進行不同的連接進行通信雙方的握手聯絡。

　1. 通信雙方永遠準備好接收的DTE

　　這是一種最簡單的連接，這種連接僅用3根線。其它和MODEM有關的線，可以不連接，如圖8?26(a)或將控制線和自身的狀態線連接起來。如圖8.26(b)所示。

　2. 利用MODEM的控制信號線建立同步

　　當進行近距離通信時，不必通過MODEM，兩臺計算機可以通過RS—232C直接對接，這種情況下，和MODEM有關的控制線和狀態線用來為通信雙方進行握手聯絡。這種連接如圖8.27所示。

　　　　　　　　　圖8.27 用MODEM控制作為通信握手聯絡

　　通信雙方的握手聯絡過程如下：

　　首先需要發送數據的一方將RTS變為有效向對方(接收數據的一方)請求發送。RTS接到另一方的DSR和DCD。當DSR有效，表示數據設備準備好，DCD引腳的狀態改變，通知CPU對方要發送數據。當接收端準備好接收時，通過DTR引腳向對方(請求發送的一方)發出數據終端準備完畢的信息，該引腳接到發送端的CTS引腳，通知它接收端“允許發送”。只有當CTS有效時，發送端才可以發送信息。所以如果在接收信息時，接收端來不及處理收到的信息，例如，接收緩沖器滿等情況出現，便可以將自身的DTR信號變為無效，使發送端的CTS也變為無效而使發送端暫停發送。當發送端發送完全部數據，便使自身的請求發送引腳RTS變為無效，接收端的DSR，DCD引腳狀態改變會再次引起CPU中斷，從而得知數據發送完畢。RS—232C是支持全雙工通信的，雙方的收發都可以按上述方式進行。

　　若有一方永遠處于接收準備好的狀態，例如，計算機B對接收的數據處理得很快或很簡單，則它是永遠準備好接收的DTR，這種情況可以省去兩條接線，連接圖如圖8.28所示。將接收端的DTR與自己的DSR和DCD相接，只要DTR有效，便使DSR和DCD有效，從而使接收線路暢通。在發送端RTS接向自己的CTS，只要RTS有效，就會使允許發送CTS有效，因此發送端隨時可以發送。

　　　　　　　 　　　　圖8.28 用MODEM控制的一種簡化聯絡

　三、RS—232C總線的電氣規范

　RS—232C總線的電氣規范列于表8.14。

　　從表8.14看出對于發送端，規定用-5~-15 V表示邏輯“1”(或稱MARK信號)，用+5~+15 V表示邏輯“0”(或稱SPACE)，內阻為幾百歐姆，可以帶2 500 pF的電容負載。負載開路時電壓不得超過±25 V；對于接收端，電壓低于-3 V表示邏輯“1”，高于+3 V表示邏輯“0”，輸入阻抗在3~7 kΩ之間。接口應經得住短路而不損壞。

　四、RS—232C標準與TTL標準之間的轉換

　　由RS—232C的電氣規范，可以得出發送時RS—232C的邏輯“1”電平在-5~-15 V范圍內。而邏輯“0”電平在+5~+15 V范圍內；它要求RS—232C的接收器必須能識別低至+3 V的信號作為邏輯0，而能識別高至-3 V的信號作為邏輯1。因此，RS—232C的邏輯電平與TTL邏輯電平是不兼容的。但是微型計算機通過串行接口芯片，送出的和能接收的都是TTL電平表示的數字信息。為了使RS—232C和TTL組成的串行接口能相接，必須進行電平轉換。Motorola公司制造的MC1488是把TTL電平轉換為RS—232C電平的一種比較簡單的集成電路驅動器芯片；而MC1489是把RS—232C電平轉換成TTL電平的接收器芯片。，采用MC1488和MC1489電平轉換芯片的全雙工RS—232C接口電路和UART(異步規程收發器接口)的連接線路如圖8.29所示。

　　　　　　　圖8.29 采用MC1488和1489電平轉換芯片

　　　　　　　　　　　時RS—232C與UART的連接

　　由于RS—232C使用非常廣泛，許多半導體廠家都生產專用于TTL電平與RS—232C電平的專用轉換芯片。常用于將TTL電平轉換為RS—232C電平的芯片，除MC1488外還有75188，75150等，用于將RS—232C電平轉換為TTL電平的除MC1489外，還有75189，75154等。

8.4.7 RS—423A總線

　　為了克服RS—232C的缺點，提高傳送速率，增加通信距離，又考慮到與RS—232C的兼容性，EIA在1987年提出了RS—423A總線標準。該標準的主要優點是在接收端采用了差分輸入。RS—423A的接口電路如圖8.30所示。

　　　　　　　　　　圖8.30 RS—423A接口電路

　　在有電磁干擾的場合，干擾信號將同時混入兩條通信線路中，產生共模干擾，而差分輸入對共模干擾信號有較高的抑制作用，這樣就提高了通信的可靠性。RS—423A用-6 V表示邏輯“1”，用+6 V表示邏輯“0”，而RS—232C的接收電壓范圍是±3 V，所以RS—423 A不通的接收器僅對差動信號敏感，當信號線之間的電壓低于-0.2 V時表示“1”，大于0.2 V時表示“0”。接收芯片可以承受±25 V的電壓，因此可以直接與RS—232C相接。根據使用經驗，采用普通雙絞線，RS—423A線路可以在130 m用100 k的波特率可靠通信。在1200 m內，可用1200波特進行通信。目前越來越多的計算機逐步采用RS—423A標準以獲得比RS—232C更佳的通信效果。

8.4.8RS—422A總線

　　RS—422A采用平衡輸出的發送器，差分輸入的接收器。如圖8.31所示。

　　　　　　　　　　圖8.31 RS—422A平衡輸出差分輸入圖

　　發送器有兩根輸出線，當一條線向高電平跳變的同時，另一條輸出線向低電平跳變，線之間的電壓極性因此翻轉過來。在RS—422A線路中，發送信號要用兩條線，接收信號也要兩條線，對于雙工通信，至少要有4根線。由于RS—422A線路是完全平衡的，它比RS—423A更高的可靠性，傳送更快更遠。一般情況下，RS—422A線路不使用公共地線，這使得通信雙方由于地電位不同而對通信線路產生的干擾減至最小。雙方地電位不同產生的信號成為共模干擾會被差分接收器濾波掉，而這種干擾卻能使RS—232C的線路產生錯誤。但是必須注意，由于接收器所允許的共模干擾范圍是有限的，要求小于±25V。因此，若雙方地電位的差超過這一數值，也會使信號傳送錯誤，或導致芯片損壞。當采用普通雙絞線時，RS—422A可在1 200m范圍以38.4 kbit/s的波特率進行通信。在短距離(200 m)，RS—422A的線路可以輕易地達到200 kbit/s以上的波特率，因此這種接口電路被廣泛地用在計算機本地網絡上。RS—422A的輸出信號線間的電壓為±2 V，接收器的識別電壓為±0.2 V。共模范圍±25 V。在高速傳送信號時，應該考慮到通信線路的阻抗匹配，否則會產生強烈的反射，使傳送的信息發生畸變，導致通信錯誤。一般在接收端加終端電阻以吸收掉反射波。電阻網絡也應該是平衡的，如圖8.32所示。

　　　　　　　　　　　　　圖8.32 在接收端加終端電阻圖

8.4.9 RS—485總線

　　使用RS—422A接口電路進行全雙工通信，需要兩對線或4條線，使線路成本增加。RS—485適用于收發雙方共用一對線進行通信，也適用于多個點之間共用一對線路進行總線方式聯網，通信只能是半雙工的，線路如圖8.33所示。

　　　　　圖8.33 使用RS—485多個點之間共用一對線路進行總

　　　　　　　　　　　　　線方式聯網

　　由于共用一條線路，在任何時刻，只允許有一個發送器發送數據，其它發送器必須處于關閉 (高阻)狀態，這是通過發送器芯片上的發送允許端控制的。例如，當該端為高電平時，發送器可以發送數據，而為低電平時，發送器的兩個輸出端都呈現高阻狀態，好像從線路脫開一樣。