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RS232,RS422和RS485知識整理

發(fā)布時間:2022-04-11 14:00:19

一、RS232

  RS-232-C是個人計算機上常用的通訊接口之一,由EIA所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。常見的RS-232接口通常以9針腳(DB9)或25針腳(DB25)的形態(tài)出現(xiàn),而工業(yè)控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。

  采用差分信號負邏輯,邏輯“1”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示;邏輯“0”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示。

  RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,驅(qū)動器允許有2500pF的電容負載,通信距離將受此電容限制,例如,采用150pF/m的通信電纜時,最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小,通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于20m以內(nèi)的通信。具體通訊距離還與通信速率有關(guān),例如,在9600pbs時,普通雙絞屏蔽線時,距離可達30-35米。

  接口使用信號線和GND與其他設(shè)備形成共地模式的通信,這種共地模式傳輸容易產(chǎn)生干擾,并且抗干擾性能也比較弱。EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平也都作了規(guī)定。

舉例說明RS-232 9針腳接口定義:

針腳接口

串口接線圖

二、RS422輸出

  RS-422由RS-232發(fā)展而來,RS-422定義了一種平衡通信接口,將傳輸速率提高到10Mb/s,傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100kb/s時),并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范,被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。

  RS-422有4根信號線:兩根發(fā)送(Y、Z)、兩根接收(A、B)。由于RS-422的收與發(fā)是分開的所以可以同時收和發(fā),所以RS-422定義為全雙工的,一般額外地多一根地線。由于接收器采用高輸入阻抗且發(fā)送驅(qū)動器比RS-232具有更強的驅(qū)動能力,所以允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點,最多可接10個節(jié)點,即一個主設(shè)備(Master),其余為從設(shè)備(Slave),而從設(shè)備之間不能通信,故RS-422支持點對多的雙向通信。如接收器輸入阻抗為4k,故發(fā)端最大負載能力是10×4k+100Ω(終接電阻)。

  RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米),最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在 100kb/s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 1Mb/s。

三、RS485

  在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn),增加了多點、雙向通信能力,即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上,同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性,擴展了總線共模范圍。

  RS-485有2根信號線:發(fā)送和接收都是A和B,收發(fā)共用兩根線,所以不能夠同時收和發(fā)被定義為半雙工的。由于RS-485采用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài),因此發(fā)送電路須由使能信號加以控制。

  發(fā)送端:邏輯"1"以兩線間的電壓差為+(2 至6) V 表示;邏輯"0"以兩線間的電壓差為-(2 至6)V 表示。接收端:A比B高200mV以上即認(rèn)為是邏輯"1",A 比B 低200mV以上即認(rèn)為是邏輯"0"。

  一個RS-485驅(qū)動器的驅(qū)動能力一般可以驅(qū)動32個接收器(即接收器為1/32單位負載)。如果使用特制的485芯片,可以達到128個或者256個節(jié)點,最大的可以支持到400個節(jié)點。既然繼承了RS-422,所以RS-485可以為全雙工的,現(xiàn)在大多數(shù)全雙工RS-485驅(qū)動/接收器對都是標(biāo):RS-422/RS-485的,因為全雙工RS-485的驅(qū)動/接收器可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)。

  RS-485最大的通信距離約為1219m,最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在 100kb/s速率以下,才可能達到最大傳輸距離。如果需傳輸更長的距離,需要加485中繼器。RS-485采用平衡發(fā)送驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗共模干擾能力增強,即抗噪聲干擾性好。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。

  連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,這種連接方法在許多場合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,這有二個原因:

  (1)共模干擾問題: RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,并不需要相對于某個參照點來檢測信號,系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。

  (2)EMI問題:發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如沒有一個低阻的返回通道(信號地),就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。由于PC機默認(rèn)的只帶有RS232接口,有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路。            

  (3)通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機串口RS232信號轉(zhuǎn)換成RS485信號,對于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。

  (4)通過PCI多串口卡,可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。


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