通信電路接口技術的常見問題探討

郭麗萍，竇榮光

（66471部隊，內蒙古呼和浩特010051）

隨著信息技術的快速發(fā)展，我國通信事業(yè)的發(fā)展呈現出日新月異的變化。通信電路中接口技術和標準也在不斷發(fā)展與創(chuàng)新，目的都是為了信息和數據更好傳輸。只有充分了解通信接口的種類及其相關問題，發(fā)現問題所在，才能更好采取解決措施。

1 通信電路接口常見技術分類標準和特點

眾所周知，數字信息在傳輸過程中會受到眾多因素的影響和干擾，如隨著距離的增加和信號傳輸速率的提高，在傳輸線上會產生反射、串線、信號衰減及噪音等干擾因子。這些干擾因子最終會引起信號的亂碼或者改變，使得信號傳輸在距離上受到明顯的限制。普通電路由于自身電阻小、靈敏度差、抗干擾能力低等特點，信號傳輸距離有限，借助接口電路以后用，就可以進行長距離的有效數字信號傳輸。

通信電路接口（Interface）按照電氣標準和協議進行區(qū)分，包含RS-232、RS-422、RS-485、Modem和USB等［1］。RS-232、RS-422與RS-485都是串行數據接口標準，其中RS-422在RS-232的基礎上發(fā)展而來，彌補了RS-232通信距離短、速率低的缺陷，將傳輸速率提高到10 Mbit／s，傳輸距離延長到4500英尺，具有單機發(fā)送、多機接收、單向、平衡通訊的特點。隨著技術發(fā)展要求不斷提高，1983年在RS-422的基礎上進行技術創(chuàng)新，推出了RS-485接口標準，允許多個發(fā)送器連接在同一條總線上，形成多點和雙向通信的功能，并且增強了發(fā)送器的驅動能力以及沖突保護特性，極大擴展了接口應用范圍。Modem主要是配合串行接口實現數字信號與模擬信號之間的相互轉換，從而滿足用戶利用電話或者電力線進行遠程通信的要求。而USB是最近幾年才發(fā)展起來的新型接口技術標準，主要用于高速數據傳輸領域。

2 通信接口技術常見問題種類

2.1 接口接觸不良

通信設備接口處出現接觸不良是常見的問題，主要是由于連接器插接口不夠牢固，或者受到外界牽扯或振動等影響因素，導致通信電路接口信號斷開，電路無法正常工作。生活中具體表現為信號斷斷續(xù)續(xù)，時而有時而無，甚至信號完全中斷，當輕拍電路設備或者晃動電路電纜線時，信號就會發(fā)生一些變化。對于此種現象，通常只要重新插接電路接口線，或者更換相應的電路連接器或者水晶接口，接觸不良的故障就會得到解決。

2.2 電子系統接地問題

電子系統接問題非常重要，處理不當往往會導致電子系統無法正常工作甚至造成整個系統崩潰。以通信電路接口RS-422與RS-485為例，多數情況下，連接其通信鏈路時只是簡單的把接口的各個“A”和“B”端連接起來，而忽略了返回通道-信號地的連接，雖然該連接方法在大部分場合非常奏效，但是卻埋下了很大的隱患，具體表現在共模干擾問題和EMI問題［2］。由于人們對收發(fā)器共模電壓范圍的忽視，當網絡線路中共模電壓超過收發(fā)器的電壓范圍，就會對通信的穩(wěn)定與可靠性產生影響，甚至損壞接口。當發(fā)送驅動器發(fā)出信號時，輸出信號中的共模部分如果沒有一個低阻的返回通道，即信號地，信號就會以輻射的形式返回信號源端口，此時的總線猶如一個巨大的天線向外輻射電磁波，嚴重影響信息數字的有效傳輸。

2.3 電纜接口連接錯誤

假如電路接口原來是處于正常的工作狀態(tài)，當更換了新的電纜以后，通信電路設備就產生無法工作的狀態(tài)，此時就應該檢查通信電路接口的電纜線連接是否正確。譬如生活中經常會碰到網線遷移的問題，當把網線從一個地方遷移到另外一個地方時，如果遷入后所在地電纜接口連接發(fā)生錯誤的話，往往就會造成通信電路連接設備無法正常工作。

2.4 傳輸線終端匹配問題

理論上，當信號傳輸距離短，傳輸速率低的情況下，可以不用考慮終接電阻的匹配，然而在實際操作過程中卻是非常難把握的。終端匹配一般采用終接電阻的方法，就RS-422與RS-485接口來說，總線網路通常都要使用終接電阻進行匹配，前者在總線電纜的遠端連接電阻，后者在總線電纜的開始和末端都要并接終接電阻。終接電阻大小一般為100Ω～120Ω。終接電阻的匹配在很大程度上提高了通信電路線路數據傳輸過程中的可靠性、有效性和抗干擾性，保證了通信電路的正常通信。

3 通信接口技術常見問題的解決對策

3.1 接地問題技術處理

通過前面已經講述的接地問題知道，由于共模干擾問題的存在，要保證信息的有效傳輸，就必須處理好系統接地問題。面對不同內阻大小的共模干擾源，通過三種措施予以解決：（1）當共模干擾源內阻較大時，就在接地線上增加限流電阻，從而起到干擾電流大小的作用。由于增加接地電阻會使共模電壓升高，所以接地電阻的大小要把控好，以免因為電壓升高而影響通信正常運轉。（2）當共模干擾源內阻很小時，就對引入的干擾設備采用浮地技術，從而隔斷接地環(huán)路，使區(qū)域內無法形成較大的環(huán)路電流。（3）對于某些設備在使用過程中必須與機殼或者地面相連時，無法采用浮地技術，此時就可以引入間隔接口對接地回路加以隔斷，當然，隔離一側的公共端必須通過一根地線與其他接口的地面相連。

3.2 光電器件的接口技術處理

數據傳輸過程涉及不同格式的相互轉換，為保證數據信息符號在傳輸過程中不出現畸變現象，對于高速數據傳輸，建議采用新型的USB接口技術。USB接口技術具有傳輸速率高、數據可靠、支持熱插拔，同時還可以為設備充電等多個特點［3］。標準USB接口傳輸速率為12 Mbit／s，最新的USB2.0支持的最高速率達到480 Mbit／s。同串行端口相比，USB傳輸速率要快到近1 000倍；同并行端口比較，USB傳輸速率快1／2。同時，USB在數據發(fā)送過程中還具有糾錯功能，有效提高了數據傳輸的可靠性。支持熱插拔的特點，使得設備在開機的情況下，都可以安全的連接與斷開，即插即用，靈活性大。

一般的數據傳輸可以分別或者同時采用RS-485和Modem接口技術。RS-485在標準波特率情況下最遠傳輸距離為15 km，借助Modem的情況下，就可以實現更遠距離的信息傳輸。

3.3 控制板接口技術處理

通信電路系統強大功能的發(fā)揮，要依賴于復雜的控制板。要實現控制板中涉及的多功能信息轉化，就需要借助強有力的運行軟件。然而通信電路系統控制板處理器的接口和數據通道的接口存在很大的不同，數據通道處理器的接口主要用于兩個器件之間的數據傳輸，而控制板的接口則是與一個或者多個處理器相連，且每一個處理器都具有不同的元件。所以，要想實現控制板的連接，就需要很多類型完全不同的接口，并且這些接口還必須圍繞總線來構建。隨著數據板的帶寬增加，控制板的帶寬也要隨之增加，只有這樣才能提高數據傳輸的效率，減少交換噪音和功率損耗。

3.4 交換接口技術處理

所謂數據交換接口就是在異步轉移模式中傳送數據時，數據終端設備與網絡所提供的數據業(yè)務單元之間的接口。為實現高速數據信息的有效交換，數據交換接口在設計過程中必須滿足以下指標要求：

（1）必須實現國際電子電工協會（DNP）和計算機網卡的物理地址（MAC）層面設備的數據交換。同時高速數據交換接口需要支持對端口的就緒狀態(tài)進行輪詢的機制，支持全功和半全功數據總線，時鐘頻率達到200 MHz，數據吞吐量達到2.5 Gbit／s。

（2）高速數據交換接口需要同時支持微處理引擎對發(fā)送緩存和接受緩存進行讀取、訪問和處理的通道，只有這樣，對不需要修改的數據包直接通過存儲器直接訪問（DMA）的方式存儲到同步動態(tài)隨機存取存儲器（sdram）中，提高處理器的效率［4］。

（3）交換接口的設計必須建立在網絡處理器并行流水線結構上，以滿足多個線程向交換接口發(fā)出轉發(fā)數據包的指令。

（4）交換接口必須解決異步時鐘域同步問題，使得DNP和MAC即使在不同的頻率下工作，也可以實現數據的平移和緩存。

4 結束語

本文為探討通信電路接口技術的常見問題，分別從三個方面進行闡述，首先介紹了通信接口技術常見的技術分類標準及相關特點，以便讀者了解接口技術的分類和相關應用。然后對接口技術中常見的問題進行了相關敘述，最后就接口技術的相關問題提出解決方案。

［1］劉 雙.通信電路接口技術的常見問題探討［J］.長春理工大學學報，2011，（05）：191-192.

［2］楊志敏.通信設備與繼電保護裝置2M光接口調試常見問題排障［J］.中國新通信，2014，（01）：113-114.

［3］余廣明.基于片上多核系統高速數據交換接口的關鍵技術研究［D］.西安：西安電子科技大學，2013.