串行通信技术 面向嵌入式系统开发PDF电子书下载

第1章 串行通信协议 1

1.1串行通信简史 1

1.2为什么要组成通信网 2

1.3什么是串行通信 3

1.3.1串行通信的概念和特点 3

1.3.2串行通信的分类 3

1.3.3串行通信的工作模式 4

1.3.4串行通信参数 5

1.4 RS-232标准 6

1.5 RS-485标准 7

1.6 RS-422标准 8

1.7 RS-232与RS-485的区别 8

1.8单片机的串口多机通信 10

第2章 Modbus协议 12

2.1 Modbus入门 12

2.1.1 Modbus的几个特点 13

2.1.2 Modbus网络的三种传输模式 13

2.1.3 Modbus与串口的关系 13

2.1.4 Modbus与串行通信的区别 14

2.2 Modbus协议简介 14

2.2.1 Modbus协议简述 14

2.2.2 Modbus通信使用的主-从技术 14

2.2.3查询-回应周期 15

2.3 Modbus的ASCII和RTU传输模式 15

2.3.1 ASCII模式 16

2.3.2 RTU模式 17

2.4 ASCII和RTU消息帧 17

2.4.1 ASCII帧 17

2.4.2 RTU帧 17

2.4.3地址域 18

2.4.4功能域 18

2.4.5数据域 18

2.4.6错误检测域 19

2.4.7字符的连续传输 19

2.5错误检测方法 19

2.5.1奇偶校验 20

2.5.2 LRC检测 20

2.5.3 CRC检测 20

2.6 Modbus的功能码定义 22

2.6.1功能码在Modbus RTU信息帧中的位置 23

2.6.2常用功能码 23

2.6.3全部功能码的作用 24

2.7 Modbus的TCP传输模式 25

第3章 HART协议 28

3.1 HART协议概述 29

3.2 HART通信结构模型 30

3.2.1 HART协议物理层 31

3.2.2 HART协议数据链路层 31

3.2.3 HART协议应用层 32

3.2.4各层间的功能关系 33

3.3 HART的消息帧结构 33

3.4 HART的操作命令 36

3.4.1通用命令 37

3.4.2普通命令 37

3.4.3特殊命令 38

第4章 RS-485串行通信技术 39

4.1 RS-485/RS-422多机通信的组网方式 39

4.1.1典型的RS-485总线式通信方式 39

4.1.2菊花链式多机通信方式 40

4.1.3星形RS-485多机通信方式 40

4.1.4单环自愈RS-485多机通信方式 41

4.2串口光纤多机通信的组网方式 41

4.2.1简单的一对一串口光纤通信方式 42

4.2.2总线式串口光纤多机通信方式 42

4.2.3环形串口光纤多机通信方式 43

4.2.4对串式串口光纤多机通信方式 43

4.3串行通信的VB程序 44

4.4地址串口转换的实现 51

4.4.1地址串口转换器的使用 51

4.4.2地址串口转换器的硬件设计 53

4.4.3地址串口转换的纯软件实现 55

4.5 RS-485的节点数和距离极限 57

4.5.1带中继功能的串口转换器 58

4.5.2突破RS-485节点数和距离极限的布线方式 59

4.5.3 RS-485多机通信节点数的极限 59

4.5.4无数据丢失的RS-485传输距离的理论极限 60

4.5.5无误码的RS-485传输距离的理论极限 60

4.5.6其他介质和其他总线的理论极限 60

4.6串口波特率转换的实现 61

4.6.1串口波特率转换器的使用 61

4.6.2串口波特率转换器的硬件设计和单片机软件 62

4.6.3串口波特率转换的纯软件实现 64

4.7 RS-232转RS-485通信电路 65

4.7.1 RS-232转RS-485通信电路的设计 65

4.7.2 RS-232端口供电技术 66

4.8无源RS-232数据采集器 68

4.8.1LTC 1290芯片描述 68

4.8.2硬件电路设计及QBASIC程序 69

4.8.3数据采集器产品及VB程序 71

第5章 以太网串口服务器 73

5.1以太网通信帧格式 73

5.1.1以太网第二版（V2） 73

5.1.2 IEEE 802系列 74

5.2以太网串口服务器的发展 75

5.2.1第一代产品：10 Mb/s以太网串口服务器 76

5.2.2第二代产品：光电隔离100 Mb/s以太网串口服务器 76

5.2.3对以太网虚拟串口的评论 77

5.3以太网串口服务器的使用 78

5.4以太网串口服务器的设计 81

5.5 PC设置和检测软件的参数配置操作 82

5.5.1分配IP地址 82

5.5.2配置设备参数 84

5.6 PC设置和检测软件的演示操作 86

5.6.1 TCP→RS-232 86

5.6.2 RS-232→TCP 87

5.7内部单片机的软件开发设计 87

5.7.1软件要实现的功能目标 88

5.7.2软件流程图 88

5.7.3各类API接口函数 90

5.7.4内部单片机的程序代码 92

第6章 Modbus串行通信技术 94

6.1 Modbus调试精灵软件 94

6.2将普通串口设备接入Modbus 95

6.2.1安装与性能 95

6.2.2通信格式及软件使用 96

6.2.3 PC的VB选地址程序 97

6.2.4模块的硬件设计 103

6.2.5模块的内部单片机程序 104

6.3超小的Modbus测量模块 107

6.3.1安装及性能 107

6.3.2通信格式及软件使用 108

6.3.3 Modbus测量模块的硬件设计 109

6.3.4 Modbus测量模块的内部单片机程序设计 110

6.3.5 Modbus测量模块的外接PC程序设计 112

6.3.6外接A/D转换芯片的Modbus测量模块的设计 119

第7章 HART智能变送器 122

7.1HART Modem的原理与应用 123

7.1.1 HART Modem的原理 123

7.1.2 A5191HRT的性能与引脚功能 124

7.1.3 A5191HRT的内部结构与工作原理 125

7.2 HART协议通信模块的设计 126

7.2.1 HART协议通信模块的硬件电路设计 126

7.2.2 HART协议通信模块的软件设计 127

7.3 RS-232与HART转换器的设计 127

7.3.1 RS-232与HART转换器的设计原理 127

7.3.2 DS8500的基本工作原理 128

7.3.3用DS8500实现的RS-232与HART转换器 130

7.4一种HART智能变送器的设计 130

7.4.1设计原理图 131

7.4.2 HART智能变送器设计及实现 131

7.5 HART温湿度智能变送器的设计 134

7.5.1系统整体设计方案 134

7.5.2 Modem通信模块 135

7.5.3 HT2012在HART协议中的应用 137

7.5.4 MSP430与HT2012的接口设计 139

7.5.5 HT2012与外部接口 139

7.5.6单片机MSP430性能 141

7.5.7 MSP430与D/A转换芯片AD421的接口设计 141

7.5.8智能变送器的软件设计 142

第8章 USB通信技术应用 146

8.1通过光纤传输USB信号 147

8.1.1实现原理 147

8.1.2将USB信号转换为便于光纤传输的信号 147

8.1.3信号的处理方式 149

8.1.4用光纤实现USB远程通信的其他方案 150

8.2 USB信号的光电隔离 151

8.2.1 USB光电隔离器 152

8.2.2 USB光电隔离技术 152

8.2.3 USB信号线的有待改进之处 153

8.3无须设置的USB共享器 154

8.3.1 USB共享器的使用 154

8.3.2双USB共享的切换逻辑 155

8.3.3 USB共享器的硬件设计 156

8.3.4 USB共享器的单片机软件设计 157

8.4 USB数据采集器 159

8.4.1 USB微型数据采集器的使用 160

8.4.2数据采集器硬件电路设计 160

8.4.3数据采集软件设计 162

8.5采用USB私有协议的网络隔离器 169

8.5.1网络隔离方案特征 169

8.5.2网络隔离的具体实施方式 170

8.5.3网络安全文件交换器 172

第9章 CAN串口转换器 174

9.1 CAN总线介绍 174

9.1.1 CAN协议和CAN总线的特点 175

9.1.2 CAN协议数据帧格式 175

9.2 CAN串口转换器CAN232B的使用 177

9.2.1产品概述 177

9.2.2性能指标 177

9.2.3典型应用 178

9.2.4配置说明 178

9.3 PC端配置和测试软件说明 178

9.3.1串口参数设置 179

9.3.2 CAN参数设置 179

9.3.3按钮说明 181

9.3.4应用注意事项 181

9.3.5 CAN总线数据转发到串口示例 182

9.4 CAN串口转换器CAN232B的硬件电路设计 182

9.4.1电路PCB设计 182

9.4.2电路原理图设计 183

9.5在Delphi中用SPCOMM实现PC端串口编程 183

9.5.1 SPCOMM控件的安装 185

9.5.2 SPCOMM的属性、方法和事件 185

9.5.3 SPCOMM的使用 185

9.6 CAN232B的PC端程序源代码 187

9.7内部单片机的软件开发设计 199

参考文献 218