zairu

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04月

从理论到使用,浅谈面向未来的工业通信(上)

广义的通讯就是万物之间的相互联系。人与人之间的电话、微信以及面对面的交流都是通讯的一种方式,超声波的传播也是通讯的一种方式,我们眼睛看到的、耳朵听到的、心里感受到的都可以认为是一种通讯方式。所以说通讯无处不在,这种无处不在的通讯到底有什么目的和作用呢?

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生活中通讯的目的是为了交流信息、获取信息,进而增加自己的知识和阅历。工业设备之间的通讯也是这个目的,获取设备的参数信息或者实现对其它设备的控制。目前的很多设备都不是孤立存在的,大部分都需要与其它设备进行通讯。那么通讯有哪些方式呢?

按照数据的传输方向分为:

  • 单工通讯:数据只能在一个方向上进行传输。(类似于单向单车道的道路)

  • 半双工通讯:数据可以在两个方向上进行传输,但是同一时刻只能在一个方向上进行传输。(类似于受控的双向单车道道路)

  • 全双工通讯:数据可以在两个方向上同时进行传输。(真正的双向单车道道路)

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常见的通讯接口

  • RS232接口

    三线制(RX、TX、GND)全双工串口通讯接口,只能实现一对一的通讯,理论通讯距离15米。

  • RS422接口

    四线制(RX+、RX-、TX+、TX-)全双工通讯接口。可以实现一对多的通讯,理论通讯最大距离可达1200米。

  • RS485接口

    二线制(A、B)半双工通讯接口。可以实现一对多的通讯,理论通讯最大距离可达1200米。

  • CAN接口

    二线制(CANH、CANL)半双工通讯接口,可以实现一对多以及多对多的通讯,理论通讯距离可达1000米,大量应用在汽车电子方面。

  • RJ45接口

    RJ45接口也就是以太网接口(水晶头),是八线制全双工接口(以太网的八线制接口中实际使用的只有4根线,RX+、TX+、RX-、TX-)。

理论的通讯距离100米,它可以通过各种网关设备来延长通讯距离。以上这些通讯接口是工业中最常用的通讯接口,有了通讯接口只是给通讯建立了一条物理的通路,就相当于我们生活中的各种交通道路,要保证道路上安全有序的运行就需要制定各种交通规则。工业通讯也是一样的,需要通过规则的约束来保证通讯的有序运行,因此就有了通讯协议。

在通讯链路上,要保证通讯多方、有效、可靠地接收到正确的数据,就必须指定一系列的规则来保证,这些规则的集合就是通讯协议。任何一个协议的提出都是为了解决某类问题而产生的,这些协议的不断应用和完善就成了后来的国际标准,成为国际标准的通讯协议就可以在全球推广应用,于是就出现各种支持该通讯协议的产品。