RS-232串行通信接口就是數據異步傳輸的主要形式。RS-232C總線是美國電子工業協會EIA於1969年最後確定的串行總線的物理接口標準。該標準規定了串行通信中,主控模板與從屬模塊間的物理連接線路的機械、電氣、功能和過程特性,兩端都必須遵循的共同約定。
在嵌入式係統應用中,用戶也可以選擇數字I/O接口芯片進行數字量輸入/輸出通道的設計,但對於大多數工業應用而言,如果能夠在市場上選用通用的I/O接口板,不失為一個明智的選擇。因為這些通用I/O接口板都是經過專門化設計、長期實踐考驗的,其性能和可靠性均有保障。對於用戶而言,選用成熟的I/O板卡能大大加快項目開發進度、降低開發難度。目前市場上有各種各樣的I/O接口板,台灣研華、康泰克等公司生產的板卡,性能比較可靠,應用較多。
3.模擬量輸入輸出接口
在機電係統中,需要檢測位移、速度、加速度、溫度、壓力等連續變化的物理量。這些物理量經過不同傳感器和相應電路轉換成模擬電信號。通常情況下,傳感器輸出的信號是微弱的,有時甚至是非線性的。在模擬電信號轉換為數字信號之前,需要對模擬量進行調理,如放大、濾波、線性化處理等。經過調理的電信號通過模/數(A/D)轉換器轉換為數字量,輸入到計算機內進行處理。計算機輸出的控製信號是數字量,可以直接用來顯示或驅動螺線管、開關、步進電動機和繼電器等裝置。但是,大多數執行機構是模擬量驅動的,如交直流伺服電動機、電磁閥等。因此,需要將數字信號和模擬信號相互轉換。
實現這種數模轉換的器件是A/D轉換器和D/A轉換器。
模擬信號轉換成數字信號的電路,稱為模數轉換器(簡稱A/D轉換器或ADC),將數字信號轉換為模擬信號的電路稱為數模轉換器(簡稱D/A轉換器或DAC),A/D轉換器和D/A轉換器已成為信息係統中不可缺少的接口部件。為確保係統處理結果的精確度,A/D轉換器和D/A轉換器必須具有足夠的轉換精度,如果要實現快速變化信號的實時控製與檢測,A/D轉換器和D/A轉換器還要求具有較高的轉換速度。轉換精度與轉換速度是衡量A/D轉換器和D/A轉換器的重要技術指標。隨著集成技術的發展,現已研製和生產出許多單片的和混合集成型的A/D轉換器和D/A轉換器,它們具有越來越先進的技術指標。
A/D轉換的作用是將時間連續、幅值也連續的模擬量轉換為時間離散、幅值也離散的數字信號,因此,A/D轉換一般要經過取樣、保持、量化及編碼四個過程。在實際電路中,這些過程有的是合並進行的,例如取樣和保持、量化和編碼往往都是在轉換過程中同時實現的。
A/D轉換器的主要技術指標有轉換精度、轉換速度等。選擇A/D轉換器時,除考慮這兩項技術指標外,還應注意滿足其輸入電壓的範圍、輸出數字的編碼、工作溫度範圍和電壓穩定度等方麵的要求。
單片集成A/D轉換器的轉換精度是用分辨率和轉換誤差來描述的。A/D轉換器的分辨率以輸出二進製(或十進製)數的位數來表示。它說明A/D轉換器對輸入信號的分辨能力。從理論上講,n位輸出的A/D轉換器能區分兩個不同等級的輸入模擬電壓,能區分輸入電壓的最小值為滿量程輸入的1/2n。在最大輸入電壓一定時,輸出位數越多,分辨率越高。例如A/D轉換器輸出為8位二進製數,輸入信號最大值為5伏,那麼這個轉換器應能區分出輸入信號的最小電壓為9.53毫伏。