01

　　外部總線(xiàn)概述

　　Bus" target="_blank">ExternalBus（外部總線(xiàn)） ，通常所說(shuō)的總線(xiàn)(Bus)指片外總線(xiàn)，是 CPU 與內(nèi)存 RAM、ROM 和輸入 / 輸出設(shè)備接口之間進(jìn)行通訊的通路，也稱(chēng)系統(tǒng)總線(xiàn) . 外部總線(xiàn)又稱(chēng)為通信總線(xiàn)，用于計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與測(cè)量?jī)x器儀表之間的通信。該類(lèi)總線(xiàn)不是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已有的總線(xiàn)，而是利用電子工業(yè)或其他領(lǐng)域已有的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。外部總線(xiàn)又分為并行總線(xiàn)和串行總線(xiàn)，并行總線(xiàn)主要有 IEEE-488 總線(xiàn)，串行總線(xiàn)主要有 RS232C、RS422C、RS485、IEEE1394 以及 USB 總線(xiàn)等。

　　02

　　IEEE-488 總線(xiàn)概述

　　IEEE-488 總線(xiàn)是并行總線(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)。IEEE-488 總線(xiàn)用來(lái)連接系統(tǒng)，如微計(jì)算機(jī)、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備及其他儀器儀表均可用 IEEE-488 總線(xiàn)裝配起來(lái)。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號(hào)，連接方式為總線(xiàn)方式，儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線(xiàn)上而不需中介單元，但總線(xiàn)上最多可連接 15 臺(tái)設(shè)備。最大傳輸距離為 20 米，信號(hào)傳輸速度一般為 500KB/s，最大傳輸速度為 1MB/s。

　　IEEE 488 是一種并行的外總線(xiàn)，它是 20 世紀(jì) 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(lèi)計(jì)算機(jī)的接口時(shí)，由于互相不兼容而帶來(lái)的連接麻煩，而研制了通用接口總線(xiàn) HP—IB 總線(xiàn)。1975 年 IEEE 以 IEEE 488 標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)予以推薦，1977 年國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)也對(duì)該總線(xiàn)進(jìn)行認(rèn)可與推薦，定名為 IEC—IB。所以這種總線(xiàn)同時(shí)使用了 IEEE—488，IEC—IB (IEC 接口總線(xiàn))，HP—IB (HP 接口總線(xiàn))或 GP—IB (通用接口總線(xiàn))多種名稱(chēng)。由于 IEEE 488 總線(xiàn)的推出，當(dāng)用 IEEE 488 標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，不要再加一大堆復(fù)雜的控制電路，IEEE 488 系統(tǒng)以機(jī)架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開(kāi)放式的積木測(cè)試系統(tǒng)。因此 IEEE 488 總線(xiàn)是當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線(xiàn)之一。

　　03

　　IEEE-488 總線(xiàn)工作方式

　　IEEE 488 總線(xiàn)接口結(jié)構(gòu)如圖 8.22 所示 . 利用 IEEE 488 總線(xiàn)將微型計(jì)算機(jī)和其它若干設(shè)備連接在一起?？梢圆捎么羞B接，也可以采用星型連接。

　　圖 8.22 IEEE 488 總線(xiàn)接口結(jié)構(gòu)

　　在 IEEE 488 系統(tǒng)中的每一個(gè)設(shè)備可按如下 3 種方式工作。

　　(1) “聽(tīng)者”方式這是一種接收器，它從數(shù)據(jù)總線(xiàn)上接收數(shù)據(jù)，一個(gè)系統(tǒng)在同一時(shí)刻，可以有兩個(gè)以上的“聽(tīng)者”在工作?？梢猿洚?dāng)“聽(tīng)者”功能的設(shè)備有：微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀等。

　　(2) “講者”方式這是一種發(fā)送器，它向數(shù)據(jù)總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)系統(tǒng)可以有兩個(gè)以上的“講者”，但任一時(shí)刻只能有一個(gè)講者在工作。具有“講者”功能的設(shè)備有：微型計(jì)算機(jī)、磁帶機(jī)、數(shù)字電壓表、頻譜分析儀等。

　　(3) “控制者”方式這是一種向其它設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對(duì)其它設(shè)備尋址，或允許“講者”使用總線(xiàn)?？刂普咄ǔＳ晌⑿蜋C(jī)擔(dān)任。一個(gè)系統(tǒng)可以有不止一個(gè)控制者，但每一時(shí)刻只能有一個(gè)控制者在工作。

　　在 IEEE 488 總線(xiàn)上的各種設(shè)備可以具備不同的功能。有的設(shè)備如微型計(jì)算機(jī)可以同時(shí)具有控制者、聽(tīng)者、講者 3 種功能。有的設(shè)備只具有收、發(fā)功能，而有的設(shè)備只具有接收功能，如打印機(jī)。在某一時(shí)刻系統(tǒng)只能有一個(gè)控制者，而當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，允許多個(gè)接收器接收數(shù)據(jù)。也就是可以進(jìn)行一對(duì)多的數(shù)據(jù)傳送。

　　一般應(yīng)用中，例如，微型機(jī)控制的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò) IEEE 488 將微型機(jī)和各種測(cè)試儀器連接起來(lái)，這時(shí)，只有微型機(jī)具備控制、發(fā)、收 3 種功能，而總線(xiàn)上的其它設(shè)備都沒(méi)有控制功能，但仍有收、發(fā)功能。當(dāng)總線(xiàn)工作時(shí)，由控制者發(fā)布命令，規(guī)定哪個(gè)設(shè)備為發(fā)送器、哪個(gè)為接收器，而后發(fā)送器可以利用總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，接收器從總線(xiàn)上接收數(shù)據(jù)。

　　04

　　IEEE-488 總線(xiàn)的使用約定

　　(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率≤1 MB/s。

　　(2) 連接在總線(xiàn)上的設(shè)備 (包括作為主控器的微型機(jī))≤15 個(gè)。

　　(3) 設(shè)備間的最大距離≤20 m。

　　(4) 整個(gè)系統(tǒng)的電纜總長(zhǎng)度≤220 m，若電纜長(zhǎng)度超過(guò) 220 m，則會(huì)因延時(shí)而改變定時(shí)關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器

　　(5) 所有數(shù)據(jù)交換都必須是數(shù)字化的。

　　(6) 總線(xiàn)規(guī)定使用 24 線(xiàn)的組合插頭座，并且采用負(fù)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”。

　　05

　　RS232C 總線(xiàn)的概述

　　RS-232-C 是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS 是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232 為標(biāo)識(shí)號(hào)，C 表示修改次數(shù)。RS-232-C 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有 25 條信號(hào)線(xiàn)，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線(xiàn)就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線(xiàn)、一條接收線(xiàn)及一條地線(xiàn)。RS-232-C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 波特。RS-232-C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有 2500pF 的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m 的通信電纜時(shí)，最大通信距離為 15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是 RS-232 屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于 20m 以?xún)?nèi)的通信。

　　06

　　RS232C 的電氣特性

　　EIA－RS－232C 協(xié)議對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線(xiàn)功能都作了規(guī)定。

　　在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1（MARK）＝－3V～－15V

　　邏輯 0（SPACE）＝＋3～＋15V

　　在 RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制線(xiàn)上：

　　信號(hào)有效（接通，ON 狀態(tài)，正電壓）＝＋3V～＋15V

　　信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓）＝－3V～－15V

　　以上規(guī)定說(shuō)明了 RS－323C 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。

　　對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：

　　邏輯“1"（傳號(hào)）的電平低于－3V，邏輯“0"（空號(hào)）的電平高于＋3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平高于＋3V，斷開(kāi)狀態(tài)（OFF）即信號(hào)無(wú)效的電平低于－3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于 3V 時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于－3～＋3V 之間的電壓無(wú)意義，低于－15V 或高于＋15V 的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在±（3～15）V 之間。

　　EIA－RS－232C 協(xié)議與 TTL 轉(zhuǎn)換：

　　RS－232C 協(xié)議是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與 TTL 以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 TTL 器件連接，必須在 EIA－RS－232C 協(xié)議與 TTL 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如 MC1488、SN75150 芯片可完成 TTL 電平到 EIA 電平的轉(zhuǎn)換，而 MC1489、SN75154 可實(shí)現(xiàn) EIA 電平到 TTL 電平的轉(zhuǎn)換。MAX232 芯片可完成 TTL??EIA 雙向電平轉(zhuǎn)換。

　　07

　　RS232C 總線(xiàn)連接器的機(jī)械性

　　連接器：由于 RS－232C 協(xié)議并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了 DB－25、DB－15 和 DB－9 各種類(lèi)型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。

　　（1）DB－25：PC 和 XT 機(jī)采用 DB－25 型連接器。DB－25 連接器定義了 25 根信號(hào)線(xiàn)，分為 4 組：

　　①異步通信的 9 個(gè)電壓信號(hào)（含信號(hào)地 SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22

　?、?0mA 電流環(huán)信號(hào) 9 個(gè)（12，13，14，15，16，17，19，23，24）

　　③空 6 個(gè)（9，10，11，18，21，25）

　　④保護(hù)地（PE）1 個(gè)，作為設(shè)備接地端（1 腳）

　　注意，20mA 電流環(huán)信號(hào)僅 IBM PC 和 IBM PC/XT 機(jī)提供，至 AT 機(jī)及以后，已不支持。

　?。?）DB－9 連接器

　　在 AT 機(jī)及以后，不支持 20mA 電流環(huán)接口，使用 DB－9 連接器，作為提供多功能 I/O 卡或主板上 COM1 和 COM2 兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的 9 個(gè)信號(hào)。DB－25 型連接器的引腳分配與 DB－25 型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接 DB－25 型連接器的 DCE 設(shè)備連接，必須使用專(zhuān)門(mén)的電纜線(xiàn)。

　　電纜長(zhǎng)度：在通信速率低于 20kb/s 時(shí)，RS－232C 協(xié)議所直接連接的最大物理距離為 15m（50 英尺）。

　　最大直接傳輸距離說(shuō)明：RS－232C 協(xié)議規(guī)定，若不使用 MODEM，在碼元畸變小于 4%的情況下，DTE 和 DCE 之間最大傳輸距離為 15m（50 英尺）。可見(jiàn)這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于 4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于 4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于 2500pF。

　　08

　　RS422 總線(xiàn)概述

　　RS-422 是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-422 由 RS-232 發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ) RS-232 之不足而提出的。為改進(jìn) RS-232 通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422 定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到 10Mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到 4000 英尺（速率低于 100kb/s 時(shí)），并允許在一條平衡總線(xiàn)上連接最多 10 個(gè)接收器。一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 TIA/EIA-422-A 標(biāo)準(zhǔn)。

　　09

　　RS232、RS485 和 RS485 的之間的區(qū)別

　　RS-232、RS-422 與 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶(hù)可以建立自己的高層通信協(xié)議。例如：視頻服務(wù)器都帶有多個(gè) RS422 串行通訊接口，每個(gè)接口均可通過(guò) RS422 通訊線(xiàn)由外部計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)記錄與播放。視頻服務(wù)器除提供各種控制硬件接口外，還提供協(xié)議接口，如 RS422 接口除支持 RS422 的 Profile 協(xié)議外，還支持 Louth、Odetics 、BVW 等通過(guò) RS422 控制的協(xié)議。

　　RS-232、RS-422 與 RS-485 都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-232 在 1962 年發(fā)布。RS-422 由 RS-232 發(fā)展而來(lái)，為改進(jìn) RS-232 通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422 定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到 10Mbps，傳輸距離延長(zhǎng)到 4000 英尺（速率低于 100Kbps 時(shí)），并允許在一條平衡總線(xiàn)上連接最多 10 個(gè)接收器。RS-422 是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 TIA/EIA-422-A 標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA 又于 1983 年在 RS-422 基礎(chǔ)上制定了 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線(xiàn)共模范圍，后命名為 TIA/EIA-485-A 標(biāo)準(zhǔn)。

　　1. S-232 串行接口標(biāo)準(zhǔn)

　　目前 RS-232 是 PC 機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232 被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地。典型的 RS-232 信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5~+15V，負(fù)電平在 -5~-15V 電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線(xiàn)上為 TTL，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線(xiàn)上電平從 TTL 電平到 RS-232 電平再返回 TTL 電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V 與 -3~-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2V 至 3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線(xiàn)上的分布電容，其傳送距離最大為約 15 米，最高速率為 20Kbps。RS-232 是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 3kΩ~7kΩ。所以 RS-232 適合本地設(shè)備之間的通信。

　　2. RS-422 與 RS-485 串行接口標(biāo)準(zhǔn)

　　（1）平衡傳輸

　　RS-422、RS-485 與 RS-232 不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為 A，另一線(xiàn)定義為 B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器 A、B 之間的正電平在+2~+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在 -2V~6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地 C，在 RS-485 中還有一“使能”端，而在 RS-422 中這是可用可不用的?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線(xiàn)的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱(chēng)作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。

　?。?）RS-422 電氣規(guī)定

　　由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比 RS232 更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接 10 個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以 RS-422 支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。RS-422 四線(xiàn)接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式（XON/XOFF 握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線(xiàn)）實(shí)現(xiàn)。RS-422 的最大傳輸距離為 4000 英尺（約 1219 米），最大傳輸速率為 10Mbps。其平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在 100Kbps 速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般 100 米長(zhǎng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為 1Mbps。RS-422 需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在 300 米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。

　　（3）RS-485 電氣規(guī)定

　　由于 RS-485 是從 RS-422 基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以 RS-485 許多電氣規(guī)定與 RS-422 相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485 可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。RS-485 總線(xiàn)，在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用 RS-485 串行總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。RS-485 采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線(xiàn)收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至 200mV 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485 采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485 用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線(xiàn)。應(yīng)用 RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián) 32 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和 32 臺(tái)接收器。RS-485 與 RS-422 的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485 是 -7V 至+12V 之間，而 RS-422 在 -7V 至+7V 之間;RS-485 滿(mǎn)足所有 RS-422 的規(guī)范，所以 RS-485 的驅(qū)動(dòng)器可以用在 RS-422 網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。RS-485 與 RS-422 一樣，其最大傳輸距離約為 1219 米，最大傳輸速率為 10Mbps。平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在 100Kbps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般 100 米長(zhǎng)雙絞線(xiàn)最大傳輸速率僅為 1Mbps。

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　　串行總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換器

　　在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，主機(jī)通常提供 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)接口。但在控制系統(tǒng)分布較遠(yuǎn)的情況下，單獨(dú)由 RS232C 不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信任務(wù)，這時(shí)需要進(jìn)行與 RS485 或 RS422 的轉(zhuǎn)換。完成這種轉(zhuǎn)換的器件很多，分為有源和無(wú)源兩種，有源轉(zhuǎn)換器需提供標(biāo)準(zhǔn)電源，無(wú)源轉(zhuǎn)換器利用 RS232C 內(nèi)部的電源信號(hào)供電。

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　　通用串行總線(xiàn)的概述

　　通用串行總線(xiàn)總線(xiàn) 的供應(yīng)商(Universal Serial Bus, USB），是一種用于將適用 USB 的外圍設(shè)備連接到主機(jī)的外部總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，主要用在中速和低速的外設(shè)。通用串行總線(xiàn)同時(shí)又是一種通信協(xié)議，支持主機(jī)和 USB 的外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。通用串行總線(xiàn)支持每秒 12 兆比特的數(shù)據(jù)速度。

　　使用通用串行總線(xiàn)，新的設(shè)備可以被添加到你的計(jì)算機(jī)上，而不需要添加適配卡或者甚至是需要將計(jì)算機(jī)關(guān)閉。通用串行總線(xiàn)外圍總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)是由康柏，IBM，DEC ，Inter，微軟，NEC，以及北方電信開(kāi)發(fā)的，還有所有的計(jì)算機(jī)和設(shè)備供應(yīng)商免費(fèi)提供的技術(shù)。

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　　通用串行總線(xiàn)的傳輸方式

　　通用串行總線(xiàn)提供了四種傳輸方式，以適應(yīng)各種設(shè)備的需要。

　　1、控制傳輸方式：控制傳輸是雙向傳輸，數(shù)據(jù)量通常較小，主要用來(lái)進(jìn)行查詢(xún)、配置和給通用串行總線(xiàn)設(shè)備發(fā)送通用的命令?？刂苽鬏斨饕迷谥饔?jì)算機(jī)和通用串行總線(xiàn)外設(shè)中端點(diǎn)０之間。

　　2、等時(shí)傳輸方式：等時(shí)傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間。它被用于時(shí)間嚴(yán)格并具有較強(qiáng)容錯(cuò)性的流數(shù)據(jù)傳輸，或者用于要求恒定的數(shù)據(jù)傳送率的即時(shí)應(yīng)用中。例如進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，使用等時(shí)傳輸方式是很好的選擇。

　　3、中斷傳輸方式：中斷方式傳送是單向的并且對(duì)于主機(jī)來(lái)說(shuō)只有輸入的方式。中斷傳輸方式主要用于定時(shí)查詢(xún)?cè)O(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳送，該傳輸方式應(yīng)用在少量的、分散的、不可預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸。鍵盤(pán)、游戲桿和鼠標(biāo)就屬于這一類(lèi)型。

　　4、大量傳輸方式：主要應(yīng)用在沒(méi)有帶寬和間隔時(shí)間要求的大量數(shù)據(jù)的傳送和接收，它要求保證傳輸。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類(lèi)型。

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　　通用串行總線(xiàn)特點(diǎn)

　　通用串行總線(xiàn)最初是由英特爾與微軟公司倡導(dǎo)發(fā)起，其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔（Hot plug）和即插即用 (Plug&Play)。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)枚舉（enumerate）此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動(dòng)程序，因此使用遠(yuǎn)比 PCI 和 ISA 總線(xiàn)方便。

　　通用串行總線(xiàn)速度比平行埠并聯(lián)總線(xiàn)（Parellel Bus，例如 EPP、LPT）與串聯(lián)埠總線(xiàn)（Serial Port，例如 RS-232）等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)快上許多。原標(biāo)準(zhǔn)中 USB 1.1 的最大傳輸帶寬為 12Mbps，USB 2.0 的最大傳輸帶寬為 480Mbps。

　　通用串行總線(xiàn)的設(shè)計(jì)為非對(duì)稱(chēng)式的，它由一個(gè)主機(jī)（host）控制器和若干通過(guò) hub 設(shè)備以樹(shù)形連接的設(shè)備組成。一個(gè)控制器下最多可以有 5 級(jí) hub，包括 Hub 在內(nèi)，最多可以連接 127 個(gè)設(shè)備，而一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)有多個(gè)控制器。和 SPI-SCSI 等標(biāo)準(zhǔn)不同，USB hub 不需要終結(jié)器。

　　通用串行總線(xiàn)可以連接的外設(shè)有鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、gamepad、游戲桿、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、硬盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)部件。對(duì)數(shù)碼相機(jī)這樣的多媒體外設(shè) USB 已經(jīng)是缺省接口；由于大大簡(jiǎn)化了與計(jì)算機(jī)的連接，USB 也逐步取代并口成為打印機(jī)的主流連接方式。2004 年已經(jīng)有超過(guò) 1 億臺(tái) USB 設(shè)備；到 2005 年顯示器和高清晰度數(shù)字視頻外設(shè)是僅有的 USB 未能染指的外設(shè)類(lèi)別，因?yàn)樗麄冃枰叩膫鬏斔俾省?/p>

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　　通用串行總線(xiàn)的電氣特性

　　詳細(xì)的 USB 的電器特性的相關(guān)內(nèi)容是在 USB 規(guī)范。而在此，僅列出用戶(hù)所需注意的一些特性。如圖 1 所示，呈現(xiàn)了在全速設(shè)備與 PC 主機(jī)之間電氣特性的連接。除了 Vcc（＋5 V）與接地線(xiàn)外，需要特別注意的是 D＋與 D- 的差動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)。首先，在連接至 USB 收發(fā)器之前必須先串接 9O～44Ω的電阻。而后根據(jù)不同的 USB 設(shè)各的傳輸速度（全速或低速），改變?cè)谠O(shè)各端的提升電阻 1．5×（1±5％）kΩ的位置。這個(gè)提升電阻，也可視為設(shè)各端電阻。對(duì)于全速設(shè)備（12 Mbps），就將提升電阻接至 D＋信號(hào)線(xiàn)與電源之間的位置。如果是低速設(shè)各（1．5 Mbps），就將提升電阻接到 D 一信號(hào)線(xiàn)與電源之間的位置，如圖 1．15 所示。這個(gè)電壓源的范圍為 3．0～3．6 V。但對(duì)于 USB 2。0 的高速傳輸，這個(gè)提升電阻被省略，改以自動(dòng)切換的方式。最后，D＋與 D- 兩條信號(hào)線(xiàn)在 PC 主機(jī)的根集線(xiàn)器或集線(xiàn)器端同時(shí)接上 15 kΩ的下拉電阻并連至接地端。用戶(hù)也可視這些下拉電阻為集線(xiàn)器端電阻。

　　圖 1 全速設(shè)備與 PC 主機(jī)之間電氣特性的連接圖

　　圖 2 低速設(shè)備與 PC 主機(jī)之間電氣特性的連接圖

　　整個(gè) PC 主機(jī)與設(shè)備之間的電氣特性是如何操作的呢？首先，在設(shè)備未連接至 PC 主機(jī)的根集線(xiàn)器或集線(xiàn)器的連接端口時(shí)，D＋與 D- 兩條信號(hào)線(xiàn)因?yàn)橄吕娮璧年P(guān)系，幾乎都視為接地，但是若有一個(gè)設(shè)各剛連接上時(shí)，由于提升電阻（1．5 kΩ）與下拉電阻（15 kΩ）形成了一個(gè)分壓器；因此其中有一條數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)（D＋或 D-）的電位將被提升至電壓 Vdc 的 90％左右。此時(shí)，當(dāng)集線(xiàn)器檢測(cè)到其中的一條數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)趨近 3 Vcc，而另外一條仍維持接地狀態(tài)時(shí)就可確定有一設(shè)備已連接上。PC 主機(jī)會(huì)不斷地每隔一般時(shí)間來(lái)查詢(xún)根集線(xiàn)器，檢查 D＋與 D 一的電位變化，以了解設(shè)備的連接狀態(tài)。