工控機常用接口

1.、PCI接口

PCI是Peripheral Component Intereonnect（外圍設備互連）的縮寫，它是目前工控機中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的工控主板產品上都帶有這種插槽。

PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部總線。從結構上看，PCI是在CPU和原來的系統總線之間插人的一級總線，具體由一個橋接電路實現對這一層的管理，并實現上下之間的接口以協調數據的傳送。管理器提供了信號緩沖，使之能支持10種外設，并能在高時鐘頻率下保持高性能，它為顯卡、聲卡、網卡、MODEM和各種輸人輸出卡提供了連接接口，其工作頻率為33MH/66MHz。

最早提出的PCI總線工作在33MHz頻率之下，傳輸帶寬達到了132MB/s(33MHz × 32bits/8)，基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高性能的要求，1993年提出了64bits的PCI總線，后來又提出把PCI總線的頻率提升到66MHz。目前工控機廣泛采用的是32bits、33MHz的PCI總線，64bits、66MHz的PCI總線主要應用于服務器產品。由于PCI總線具有132MB/s的帶寬，工控機中一般在高速和大流量數據輸入輸出時采用PCI總線接口卡。圖1.1所示是一塊PCI高速A/D采集卡，支持8路差分信號或16路單端模擬信號輸入，

具有16bits的分辨率，500kHz的采樣頻率，支持大容量數據的高速實時輸入。

一般PCI接口卡分為多通道模擬輸人卡、多通道模擬輸出卡和多通道數字輸入／輸出卡三類。

2. RS-232接口

RS-232接口，又稱EIA RS-232-C(C是版本號）。它是1970年由美國電子工業協會(EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通信的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”，該標準規定采用一個25引腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。

（1）接口的信號內容

實際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通信中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號內容如表1.1所示。

（2）接口的電氣特性

在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯“1”為-5~-15V ;邏輯“0”為+5V~＋15V。噪聲容限為2V，即要求接收器能識別低至＋3V的信號作為邏輯“0",高到-3V的信號作為邏輯“1”。

（3）接口的物理結構。

RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座，通常插頭在DCE端，插座在DTE端。一些設備與計算機連接的RS-232-C接口，因為不使用對方的傳送控制信號，只需三條接口線，即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”，所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。

（4）傳輸電纜長度

由RS-232-C標準規定，在碼元畸變小于4％的情況下，傳輸電纜長度應為50英尺，其實這個4％的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99％的用戶是按碼元畸變10％-20％的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過50英尺。由于串行通信方式具有使用線路少、成本低的特點，特別是在遠程傳輸時，有效避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。

由于RS-232-C接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：

①接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容，故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。

②傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。

③接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模于擾，所以抗噪聲干擾性弱。

④傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能用在50米左右。

3. RS-485接口

針對RS-232-C的不足，不斷出現了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點。

(l)RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為＋2~＋6V表示；邏輯‘, 0”以兩線間的電壓差為-2~-6V表示。接口信號電平比RS-232-C低，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

(2)RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps。

(3)RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。

(4)RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4 -000英尺，實際上可達3-000米。另外，RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發器，即單站能力。而RS-485接口在總線上允許連接多達128個收發器，即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口更加方便地建立起設備網絡。RS-485接口因具有良好的抗噪聲干擾性、長的傳輸距離和多站能力等優點而成為首選的串行接口。

由于RS-485接口組成的半雙工網絡，一般只需兩根連線，所以RS-85接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS-485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS-485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口采用DB-9（針）。RS-485總線最多可掛接256個RS-85模塊，不帶中繼總線可達1.2km。