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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-23286

5.6.2 RS-232→TCP87

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Modbus95

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