網(wǎng)控串行輸入/輸出接口選擇

采用最新計(jì)算機(jī)技術(shù)來改進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)管理時(shí)，不可忽視的是需要在設(shè)備之間提供低電平控制和檢測(cè)的可靠的通信功能。這些設(shè)備的接口通常是串行接口，往往需要選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)妮斎?輸出卡(I/O)用來擴(kuò)展所選擇的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

選擇I/O擴(kuò)展卡應(yīng)事前考慮好，因?yàn)檫@樣做對(duì)于任何數(shù)據(jù)的獲取和系統(tǒng)的控制都是至關(guān)重要的。在對(duì)多個(gè)硬件和軟件進(jìn)行比較的前提下再選擇何種主流串行I/O。特別要加以注意的是，正確地選擇電氣接口、電路保護(hù)、串行緩沖口容量，以及軟件驅(qū)動(dòng)程序可根本上決定設(shè)計(jì)的成功與否。

電氣接口的選擇

目前應(yīng)用最廣泛的通信標(biāo)準(zhǔn)是RS-232，通常用于數(shù)據(jù)速率不超過20kb/s、傳輸距離不超過15m的場(chǎng)合，實(shí)際最高數(shù)據(jù)速率可能隨著包括電纜長(zhǎng)度和環(huán)境電氣噪聲大小等因素改變而改變。

RS-232 傳輸?shù)氖菍?duì)公共地來說是單端電壓信號(hào)，最適合辦公室環(huán)境下使用。若在工業(yè)場(chǎng)合使用常會(huì)遇到由于噪聲干擾或接地不當(dāng)造成數(shù)據(jù)丟失等問題。

在許多工業(yè)場(chǎng)合使用時(shí)，往往需要功能更強(qiáng)的接口。RS-422的規(guī)格書中提供了許多RS-232實(shí)際使用受到限制情況下的解決方案。

RS-422采用差動(dòng)電路接口，可以抑制在通信線路上可能產(chǎn)生的噪聲或窄脈沖干擾。差動(dòng)接口還具有更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許使用更長(zhǎng)的電纜。

RS-422的傳輸速率可達(dá)10 Mb/s ，可靠通通信距離長(zhǎng)達(dá)1200m。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定允許一條總線上一個(gè)發(fā)送器和多達(dá)32個(gè)接收器能同時(shí)工作。

RS-485 可以逆向兼容RS-422，并同樣具有抑制噪聲和遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)的能力。但RS-485設(shè)計(jì)成可以在一對(duì)雙絞線上允許使用更多的發(fā)送器和接收器。

基于網(wǎng)絡(luò)的RS-485有一個(gè)有用的特性就是硬件支撐功能，當(dāng)傳輸字符期間可使總線驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)使能然后自動(dòng)恢復(fù)原狀，從而使一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行通信端口（COM）驅(qū)動(dòng)器可以用于RS-485通信。如果在RS-232、RS-422、RS-485之間不能確定哪個(gè)是最佳選擇，或者對(duì)于一個(gè)多端口卡來說需要混合接口，其最佳選擇是多端口串行卡，這些卡允許對(duì)所需要的接口進(jìn)行單獨(dú)配置。

電路保護(hù)

當(dāng)設(shè)備離開主機(jī)系統(tǒng)很遠(yuǎn)時(shí)，或者在兩個(gè)或更多的使用不是同一電源的建筑物之間互連時(shí)，要注意采取隔離措施。兩點(diǎn)之間存在的電位差常常會(huì)在電纜中產(chǎn)生地電流或形成接地環(huán)路。

接地環(huán)路中的浪涌電流也可能在其他電流如照明電接入系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生，接地環(huán)路的存在可以引起串行卡或其他元件的潛在失效或直接破壞。

利用光纖鏈路可以中斷接地環(huán)路的電氣連接，從而消除窄脈沖和浪涌干擾，實(shí)現(xiàn)光學(xué)隔離。許多串行卡可以定制在卡光學(xué)隔離電路內(nèi)，所需費(fèi)用很少，效果極佳。

購(gòu)買具有光學(xué)隔離的多接口串行卡時(shí)應(yīng)選擇能確保不僅是信號(hào)線之間而且各接口之間也要相互隔離的串行卡。

數(shù)據(jù)緩存容量

多數(shù)主流通信卡采用標(biāo)準(zhǔn)16C550型通用異步收發(fā)器（UART）低電平硬件接口集成電路。先進(jìn)先出（FIFO）緩沖器嵌入其中，用于收集輸入的數(shù)據(jù)比特，直到主機(jī)處理器能夠讀出這些信息。

許多串行I/O仍然在使用16C550 或兼容的16比特FIFO 緩沖存儲(chǔ)器。今天，數(shù)據(jù)的采集和控制常在如視窗那樣的隨機(jī)操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

串行情況下如運(yùn)行速率不夠快就可能發(fā)生緩存溢出，緩存溢出對(duì)于間斷性串行通信來說是經(jīng)常遇到的問題且難以診斷并加以校正。

新型的UART使用容量更大的緩沖存儲(chǔ)器，一個(gè)128字節(jié)的16C850 UART， 不僅提供八倍于16C550的緩存容量，而且還能與現(xiàn)有的軟件完全逆向兼容。

軟驅(qū)支持

串行I/O的軟件支持顯然應(yīng)是提供驅(qū)動(dòng)程序，用于所應(yīng)用的操作系統(tǒng)的生成和翻譯。其他功能如變更串行通信接口數(shù)量、設(shè)置各接口各自的數(shù)據(jù)速率將變得非常容易。

附加診斷功能也是有用的，控制全部缺省的UART參數(shù)以及調(diào)制解調(diào)控制信號(hào)在初始調(diào)試和安裝期間諸如回送測(cè)試、誤碼率測(cè)試以及流量檢測(cè)也證明是有幫助的。(end)