4.10 数据通信网络接口

计算机数据通信接口有串行接口（Parallel Port）和并行接口（Serial Port）两大类。

4.10.1 并行接口

并行接口中各位数据都是并行传送的，通常是以字节（8位）或字（16位）为单位进行数据传输。并行口是计算机与其他设备传送信息的一种标准接口，并行口的数据传送速度快，但存在传送距离较短和多条线路传输特性不一致等问题。

IEEE 1284标准规定了三种连接器，分别称为A、B、C型，如图4-28所示。

A型：25PIN DB-25连接器，只用于主机端。

B型：36PIN 0.085in（1in=0.0254m，后同）间距的连接器，带卡紧装置，也称Centronics连接器。

C型：Mini-Centronics 0.050in间距，带夹紧装置，既可用于主机，也可用于外设。

IEEE 1284并行接口的传输速率可达300kbit/s，传输图形数据时采用压缩技术可以提高到2Mbit/s。

4.10.2 串行接口

串行接口是指一条信息的各位数据逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数据位传送最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通信的距离可以从几米到几千米。

为了实现远距离数据通信，需要把并行传送转换为串行传送，因此串行接口就成为计算机并行传送的编码转换器。当数据从计算机经过并行端口发送出去时，字节数据转换为串行数据流。接收数据时，串行数据流被转换为并行数据流，传送给计算机处理。RS-232C、RS-422和RS-485是一种常用的串行通信接口。

1.RS-232C串行数据接口

RS-232C串行接口标准发布于1962年，是数据通信中应用最广泛、完全遵循数据通信标准的一种接口。采用不平衡传输方式，是为点对点通信设计的一种低速率串行通信标准。驱动负载的能力为3～7kΩ。适合于本地设备之间的通信。

RS-232C的结构特性：采用标准的25芯插头座或9芯插头座。25芯和9芯的主要信号线相同。图4-29是9芯插头的接点特性。表4-2是该接点的特性说明。

2.RS-422串行数据接口

为改进RS-232C通信距离短和传输速率低的缺点，产生了RS-422通信端口标准。RS-422是一种单机发送、多机接收、平衡传输通信接口，支持一点对多的双向通信，其中一个为主设备（Master），其余为从设备（Slave），接收器的输入阻抗为4kΩ，发送端的最大负载能力为400Ω，即一条平衡总线上最多可连接10台接收器，从设备之间不能通信。

当传输速率低于100kbit/s时，最大传输距离延长到4000ft（1219m）。100m长的双绞线传输网络的最高传输速率为1Mbit/s。最高传输速率可达10Mbit/s。

在传输线的终端，需要连接一个阻值约为传输电缆特性阻抗（双绞线缆的特性阻抗为100～120Ω）的终端电阻。在300m以内的短距离传输时，不必连接终端电阻。

RS-422接口共5根引线，如图4-30所示。

3.RS-485串行数据接口

RS-485增加了多点之间双向通信能力；抗干扰能力很强，布线仅有两根线，很简单。同一条总线上最多可连接32台设备，最大传输距离1200m。

RS-485还增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性。采用DB9连接器，通过两对双绞线可以实施全双工通信。RS-485是使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接，1200m时传输速率为100kbit/s，抗干扰能力很强，布线仅有两根线，很简单。图4-31是RS-485引脚特性。

RS-485接收器的最低输入阻抗为12kΩ，故发送端的最大负载驱动能力为32个12kΩ并联阻抗（12kΩ/32=375Ω）与100Ω线路终端电阻的并联阻抗（即78.9Ω），增加了发送器的驱动能力。

RS-485采用终端匹配的总线结构，不支持环形或星形网络。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。

4.RS-232C、RS-422、RS-485特性比较

RS-232C与RS-422/485都是串行数据传输接口。RS-422/485接口与RS-232C接口标准的主要差异是：采用了差分传输模式，传输速率更高、传输距离更远、抗干扰能力更强，支持多站点连接。表4-3是三种接口特性的比较。

5.USB通用串行总线接口

USB（Universal Serial Bus）是连接计算机系统与外部设备互连的一个串行输入/输出接口。引脚定义见表4-4。

（1）USB 1.1标准接口的最高传输速率为12Mbit/s。

（2）USB 2.0接口的最高传输速率达480Mbit/s（高速）、12Mbit/s（全速），可以提供的最大电流为500mA。

（3）USB 3.0接口的传输速率为5Gbit/s；供电标准为900mA最大供电功率100W；支持光纤传输，最高传输速率可达到25Gbit/s。并采用三段式电压5V/12V/20V三级多层电源管理技术，可以为不同设备提供不同的电源管理方案。表4-4为USB的引脚定义。

图4-32为USB接口、引脚特性及其连接电路。

4.10.3 RJ-45互联网接口

RJ-45互联网线插头又称水晶头，通常用于数据传输，共有八芯，广泛应用于局域网和ADSL宽带用户连接。

1.RJ-45插头的两种接线标准

RJ-45插头和网线有两种接线标准：T568A接线标准和T568B接线标准，如图4-33所示。

T568A接线标准：从左到右依次为：1-绿白、2-绿、3-橙白、4-蓝、5-蓝白、6-橙、7-棕白、8-棕。

T568B接线标准：从左到右依次为：1-橙白、2-橙、3-绿白、4-蓝、5-蓝白、6-绿、7-棕白、8-棕。

因此使用RJ-45接头的线也有两种：直通线、交叉线。

（1）直通线：即两头都是T568A标准或都是T568B标准。

（2）交叉线：即一头是T568A标准，另一头是T568B标准。实际就是1、3对调，2、6对调。

不同类型设备连接（如计算机网卡与交换机连接）时，用直通线连接；相同类型设备连接时，必须使用交叉线连接。

现在的交换机都有自动识别技术和自动切换功能，不管是直通线还是交叉线，交换机都能自动切换。因此平时使用的网线都是交叉线，这样既可连接交换机，又可连接两台PC。

2.RJ-45以太网接口的接点特性

RJ-45有三种以太网接口标准：100Base-TX、100Base-T4、100Base-Fx。

“100”标识传输速率为100Mbit/s；“Base”表示基带传输；“T”表示双绞线，“F”代表光纤。

（1）100Base-TX：使用两对阻抗为100Ω的非屏蔽5类双绞线，其中一对用于发送数据，另一对用于接收数据。最大传输距离为100m。星形物理拓扑结构，使用100Base-TX标准网卡。表4-5为100Base-TX以太网的端口特性。

（2）100Base-T4（RJ-45网络接口）：使用4对双绞线，3对用于同时传送数据，第4对用作冲突检测时的接收信道，信号频率为25MHz，可以使用3、4或5类非屏蔽双绞线。最大网段长度为100m。表4-6为100Base-T4以太网的端口特性。

（3）100Base-Fx（光端机接口转换为RJ-45接口）：使用多模光缆或单模光缆，最大网段长度根据连接方式不同而变化，例如：多模光纤（62.5μm或125μm）连接的全双工链路，最大允许长度为2000m。主要用于高速主干网，或远距离连接、有强电气干扰的环境。