網(wǎng)控串行輸入/輸出接口選擇

采用最新計算機技術(shù)來(lái)改進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)管理時(shí)，不可忽視的是需要在設備之間提供低電平控制和檢測的可靠的通信功能。這些設備的接口通常是串行接口，往往需要選擇一個(gè)適當的輸入/輸出卡(I/O)用來(lái)擴展所選擇的計算機系統。

選擇I/O擴展卡應事前考慮好，因為這樣做對于任何數據的獲取和系統的控制都是至關(guān)重要的。在對多個(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、串行緩沖口容量，以及軟件驅動(dòng)程序可根本上決定設計的成功與否。

電氣接口的選擇

目前應用最廣泛的通信標準是RS-232，通常用于數據速率不超過(guò)20kb/s、傳輸距離不超過(guò)15m的場(chǎng)合，實(shí)際最高數據速率可能隨著(zhù)包括電纜長(cháng)度和環(huán)境電氣噪聲大小等因素改變而改變。

RS-232 傳輸的是對公共地來(lái)說(shuō)是單端電壓信號，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造成數據丟失等問(wèn)題。

在許多工業(yè)場(chǎng)合使用時(shí)，往往需要功能更強的接口。RS-422的規格書(shū)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(xiàn)路上可能產(chǎn)生的噪聲或窄脈沖干擾。差動(dòng)接口還具有更強的驅動(dòng)能力，故允許使用更長(cháng)的電纜。

RS-422的傳輸速率可達10 Mb/s ，可靠通通信距離長(cháng)達1200m。這個(gè)標準還規定允許一條總線(xiàn)上一個(gè)發(fā)送器和多達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距離傳輸數據的能力。但RS-485設計成可以在一對雙絞線(xiàn)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，當傳輸字符期間可使總線(xiàn)驅動(dòng)器自動(dòng)使能然后自動(dòng)恢復原狀，從而使一個(gè)標準的串行通信端口（COM）驅動(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，或者對于一個(gè)多端口卡來(lái)說(shuō)需要混合接口，其最佳選擇是多端口串行卡，這些卡允許對所需要的接口進(jìn)行單獨配置。

電路保護

當設備離開(kāi)主機系統很遠時(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)現光學(xué)隔離。許多串行卡可以定制在卡光學(xué)隔離電路內，所需費用很少，效果極佳。

購買(mǎi)具有光學(xué)隔離的多接口串行卡時(shí)應選擇能確保不僅是信號線(xiàn)之間而且各接口之間也要相互隔離的串行卡。

數據緩存容量

多數主流通信卡采用標準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，用于收集輸入的數據比特，直到主機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 緩沖存儲器。今天，數據的采集和控制常在如視窗那樣的隨機操作系統下運行。

串行情況下如運行速率不夠快就可能發(fā)生緩存溢出，緩存溢出對于間斷性串行通信來(lái)說(shuō)是經(jīng)常遇到的問(wèn)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器，一個(gè)128字節的16C850 UART， 不僅提供八倍于16C550的緩存容量，而且還能與現有的軟件完全逆向兼容。

軟驅支持

串行I/O的軟件支持顯然應是提供驅動(dòng)程序，用于所應用的操作系統的生成和翻譯。其他功能如變更串行通信接口數量、設置各接口各自的數據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參數以及調制解調控制信號在初始調試和安裝期間諸如回送測試、誤碼率測試以及流量檢測也證明是有幫助的。(end)