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  • 1 # 使用者116759932664

    通常對於影片伺服器、錄影機、切換臺等直接播出、切換控制主要使用串列埠進行,主要使用到RS-232、RS-422與RS-485三種介面控制。下面就串列埠的介面標準以及使用和外部外掛和電纜進行探討。

    RS-232、RS-422與RS-485標準只對介面的電氣特性做出規定,而不涉及接外掛、電纜或協議,在此基礎上使用者可以建立自己的高層通訊協議。例如:影片伺服器都帶有多個RS422序列通訊介面,每個介面均可透過RS422通訊線由外部計算機控制實現記錄與播放。 影片伺服器除提供各種控制硬體介面外,還提供協議介面,如RS422介面除支援RS422的Profile協議外,還支援 Louth、Odetics 、BVW等透過RS422控制的協議。

    RS-232、RS-422與RS-485都是序列資料介面標準,都是由電子工業協會(EIA)制訂併發布的,RS-232在1962年釋出。RS-422由RS-232發展而來,為改進RS-232通訊距離短、速率低的缺點,RS-422定義了一種平衡通訊介面,將傳輸速率提高到10Mbps,傳輸距離延長到4000英尺(速率低於100Kbps時),並允許在一條平衡總線上連線最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規範,被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴充套件應用範圍,EIA又於1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準,增加了多點、雙向通訊能力,即允許多個傳送器連線到同一條總線上,同時增加了傳送器的驅動能力和衝突保護特性,擴充套件了匯流排共模範圍,後命名為TIA/EIA-485-A標準。

    1. S-232標準

    目前RS-232是PC機與通訊工業中應用最廣泛的一種。RS-232被定義為一種在低速率序列通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232採取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊。收、發端的資料訊號是相對於訊號地。典型的RS-232訊號在正負電平之間擺動,在傳送資料時,傳送端驅動器輸出正電平在+5~+15V,負電平在-5~-15V電平。當無資料傳輸時,線上為TTL,從開始傳送資料到結束,線上電平從到RS-232電平再返回。接收器典型的工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由於傳送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上雙絞線上的分佈電容,其傳送距離最大為約15米,最高速率為20Kbps。RS-232是為點對點(即只用一對收、發裝置)通訊而設計的,其驅動器負載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地裝置之間的通訊。

    2. RS-422與RS-485標準

    (1)平衡傳輸

    RS-422、RS-485與RS-232不一樣,資料訊號採用差分傳輸方式,也稱作平衡傳輸,它使用一對雙絞線,將其中一線定義為A,另一線定義為B。通常情況下,傳送驅動器A、B之間的正電平在+2~+6V,是一個邏輯狀態,負電平在-2V~6V,是另一個邏輯狀態。另有一個訊號地C,在RS-485中還有一“使能”端,而在RS-422中這是可用可不用的。“使能”端是用於控制傳送驅動器與傳輸線的切斷與連線。當“使能”端起作用時,傳送驅動器處於高阻狀態,稱作“第三態”,即它是有別於邏輯“1”與“0”的第三態。

    (2)RS-422電氣規定

    由於接收器採用高和傳送驅動器比RS232更強的驅動能力,故允許在相同傳輸線上連線多個接收節點,最多可接10個節點。即一個主裝置(Master),其餘為從裝置(Salve),從裝置之間不能通訊,所以RS-422支援點對多的雙向通訊。RS-422四線介面由於採用單獨的傳送和接收通道,因此不必控制資料方向,各裝置之間任何必須的訊號交換均可以按軟體方式(XON/XOFF握手)或硬體方式(一對單獨的雙絞線)實現。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米),最大為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與成反比,在100Kbps速率以下,才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。RS-422需要一終接電阻,要求其阻值約等於傳輸電纜的。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。

    (3)RS-485電氣規定

    由於RS-485是從RS-422基礎上發展而來的,所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都採用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以採用二線與四線方式,二線制可實現真正的多點雙向通訊。RS-485匯流排,在要求通訊距離為幾十米到上千米時,廣泛採用RS-485 序列匯流排標準。RS-485採用平衡傳送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力。加上匯流排收發器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸訊號能在千米以外得到恢復。 RS-485採用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處於傳送狀態,因此,傳送電路須由使能訊號加以控制。RS-485用於多點互連時非常方便,可以省掉許多訊號線。應用RS-485 可以聯網構成分散式系統,其允許最多並聯32臺驅動器和32臺接收器。 RS-485與RS-422的不同還在於其共模輸出電壓是不同的,RS-485是-7V至+12V之間,而RS-422在-7V至+7V之間;RS-485滿足所有RS-422的規範,所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網路中應用。RS-485與RS-422一樣,其最大傳輸距離約為1219米,最大傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

    (4)RS-422與RS-485的網路安裝注意要點

    RS-422可支援10個節點,RS-485支援32個節點,因此多節點構成網路。一般採用終端匹配的匯流排型結構,不支援環形或星形網路。在構建網路時,應注意如下幾點:

    * 採用一條雙絞線電纜作匯流排,將各個節點串接起來,從匯流排到每個節點的引出線長度應儘量短,以便使引出線中的反射訊號對匯流排訊號的影響最低。

    * 應注意匯流排的連續性,在阻抗不連續點就會發生訊號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續性:匯流排的不同區段採用了不同電纜,或某一段總線上有過多收發器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到匯流排。

    總之,應該提供一條單一、連續的訊號通道作為匯流排。

    二 串列埠插口種類及轉換

    串列埠是一種介面標準,它規定了介面的電氣標準,簡單說只是物理層的一個標準。沒有規定介面外掛電纜以及使用的協議,所以只要我們使用的介面外掛電纜符合串列埠標準就可以在實際中靈活使用,在串列埠介面標準上使用各種協議進行通訊及裝置控制。

    以上我們瞭解了串列埠的協議,而我們日常工作中接觸最多的是實際的一些裝置的外部介面,我們如何從外形上就知道它是那種介面呢?製作線纜各針腳如何定義?上面我們知道了串列埠RS-232、RS-422與RS-485標準只對介面的電氣特性做出規定,而不涉及接外掛、電纜或協議,在此基礎上使用者可以建立自己的高層。從我們實際工作中碰到的使用最多的插口有三種DB9 DB25 RJ45,上面三種插口外掛都可以用作串列埠插口外掛,也可以透過線纜進行插口之間的轉換。下面我們就三種插口的針腳定義分別說明,三個插口之間的轉換也只要按照插口定義的線纜跳接即可。

    * DB9(9腳插口插座),如圖2。9針串列埠功能如表1。

    * DB25(25腳插口插座),如圖3。25針串列埠功能如表2。

    * 還有一種插口是RJ45,比如湖北臺使用的品尼高mss1600、mss700影片伺服器的編解碼板控制口都為串列埠,插口是RJ45的,而播控機的串列埠插口是DB9,因此我們就需要使用轉換線纜。轉換線纜的針腳定義如圖4。

    RS485 半雙工接法為:RX+ 和TX+ 並聯為Data+;RX- 和TX- 並聯為Data-。RS485 全雙工/RS422 接法為:FULL 和GND 短接;訊號線為RX+,TX+,RX-,TX-,可根據需要連線GND。

    三 串列埠的擴充套件

    串列埠的擴充套件,我們知道一般一臺計算機有兩個串列埠,而對於一臺播控計算機需要控制的裝置遠遠不止兩臺裝置,我們需要同時控制影片伺服器,錄影機、切換臺、字幕機等各種裝置。所以我們就需要對串列埠進行擴充套件,我們可以使用串列埠擴充套件卡對串列埠進行擴充套件,比如我們在播控系統中使用的串列埠擴充套件卡MOXA CI-134。

    MOXA CI-134是專為工業環境通訊應用設計的 RS-422/485 四串列埠卡。它支援4個獨立的RS-422/485串列埠,在一對多點的通訊應用下,最多可控制128 個裝置。為使RS-485 2線半雙工操作變得更加簡單,每片 CI-134 卡都具有資料流向(ADDC),不需軟體操作。因此,在Windows應用下不需額外的編碼就能控制RS-485半雙工協議。為達到工業環境對高可靠性產品的要求,本系列產品提供可選擇的光電隔離(2 KV)和浪湧保護(25 KV ESD)功能。

    該產品特點包括:可選擇光電隔離(2KV)和浪湧保護(25KV ESD)功能;提供資料流向ADDC (Automatic Data Direction Control)功能;RS-485 資料控制l: ADDC 或透過 RTS控制;內建終端電阻;採用晶片硬體流量控制,保證資料不流失;採用先進 ASIC 設計,返修率低;支援眾多常見的作業系統。

    四 串列埠在播出控制系統中的應用

    我們知道串列埠RS232有效傳輸距離為15米, RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米),最大傳輸速率為10Mbps。我們播控中使用的錄影機如DVCPRO、IMX控制介面有RS232、RS422多個介面供選擇,如果使用pin9則為RS422介面,影片伺服器編解碼口控制都是RS422介面,只是插口為RJ45不是DB9的,需要轉換線纜進行轉換。因此我們在控制中根據以上特性可以靈活使用,我們由於主備控制切換的需要,以及距離的考慮統一選用RS422倒換開關進行倒換,控制RS422倒換開關的為RS232控制介面,這個直接由播控機本身的COM口來控制倒換開關進行倒換,其他控制錄影機、切換臺、影片伺服器編解碼卡使用MOXA卡擴充套件的RS422介面進入RS422倒換開關進行倒換。控制圖如圖5。

    整個系統中只有RS422倒換開口控制是播控機的COM(RS232)口控制,其他都是MOXA卡擴充套件的RS422介面,由於應急開關需要RS232所以在應急開關前面加了一個RS422轉RS232的轉換器。透過控制線播控機可以及時發出播控指令,也可以隨時讀取錄影機、切換臺、還有影片伺服器的狀態。以上只是播控機房的系統控制圖。上載、總控機房的系統控制大致和這相同。

    RS422匯流排、RS485和RS422電路原理基本相同,都是以差動方式傳送和接受,不需要數字地線。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因,這正是二者與RS232的根本區別,因為RS232是單端輸入輸出,雙工工作時至少需要數字地線、傳送線和接受線三條線(非同步傳輸),還可以加其它控制線完成同步等功能。RS422透過兩對雙絞線可以全雙工工作收發互不影響,而RS485只能半雙工工作,發收不能同時進行,但它只需要一對雙絞線。以上三種介面各有缺點,在實際工作中可以根據需要靈活選用。

    計算機控制在廣電播控系統中運用會越來越廣泛,而且隨著計算機技術的不斷髮展,智慧化也會不斷提高,系統也會更加龐大,這就要求我們能更深入瞭解計算機的基礎理論,這樣才能更深入的瞭解系統,維護系統,保證系統的安全穩定執行,更好的保障安全播出。

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