[资源分享] 第四课时 通信 什么是电平标准

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版主大禹治水
2018-3-22 11:55:55 显示全部楼层

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本帖最后由 大禹治水 于 2018-3-29 20:18 编辑

在我们书本上对通信的知识只停留在科普层面,对同学实验的要求也只停留在需要同学们会使用即可。但如果想要深入学习通信方面的知识,则还需要了解很多内容,今天我们就再进一步了解通信原理,它的电平标准。

在通信实验时,我们需要准备USBTTL串口模块,为什么要使用这个模块呢?什么是TTL呢?

我们将通信问题通俗地比喻成交通,串口通信类比成公交。当我们了解到,UART类似于公交车站,公路类似于通信线路,在公路上的规则我们称之为“电平标准”,什么是“电平标准”。
1.jpg        2.jpg
首先我们简单地看一下,我们的机器人控制器和计算机之间是怎么通信的计算机。对于我们的控制器,我们的“车站”即通讯设备是UART
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对于计算机的“车站”可以是RS232串口,也可以是USB接口,网线接口等其他接口。

我们以RS-232串口为例,如上右图所示,在稍旧式的计算机中一般会有RS-232标准的COM接口,也称为DB9接口。这里讲解RS-232是一种标准,RS-232标准主要规定了信号的用途,通讯接口以及信号的电平标准。使用RS-232标准串口的设备间通信结构图如下:

5.jpg

两个通讯设备的“DB9接口”之间用串口线建立起连接,串口线中使用RS-232标准传输数据信号。由于RS-232电平标准和控制器、计算机能识别的电平信号都不一样,所以信号需要经过一个“电平转换芯片”转换成控制器、计算机能识别的电平信号。

我们来看一下TTL电平标准和RS232电平标准:
  
通信标准
  
逻辑值
电平值
5V  TTL电平标准
逻辑1
2.4V  ~ 5.0V
逻辑0
0 ~  0.5V
RS-232电平标准
逻辑1
-15V  ~ -3V
逻辑0
3V  ~ 15V

常见的电子电路中常用TTL的电平标准。理想状态下使用5V表示二进制逻辑1,使用0V表示二进制逻辑0。为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力,它使用-15V表示逻辑1+15V表示逻辑0
通俗的说,不同的电平标准就是通过不同的电平信号来表示逻辑“0”和“1”。如果要使用电平标准不同的通信方式通信,则需要添加电平转换模块。
在我们串口实验中,我们需要使用到USB TTL 串口模块,这个模块就是进行电平转换的电子模块,将TTLUSB电平进行相互转换。电平变换了,但传递的信息却不会变。
7.jpg
串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的RXD接口,通讯双方的数据包格式要规约一致才能正常收发数据。串口通讯协议规定了数据包的内容,它由起始位、主体数据位、校验位以及停止位组成。
8.jpg
我们称电平标准为通信的物理层,称通信的数据帧结构为通信的协议层。

所以想完全了解一个通信的原理,需要先学习物理层的知识,再学习协议层的内容,最后学习其程序的应用。
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上士猪队友
2018-11-18 16:33:45 显示全部楼层
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