RS232,RS422,RS485的由來

RS232,RS422,RS485都是串行數據接口標準，最初都是由美國(guo)電子工業協會（EIA）制定并發(fa)布(bu)的。

RS232在(zai)1962年發(fa)布，命(ming)名為EIA-232-E，作為工業標準(zhun)以保證(zheng)不同廠商(shang)產品之(zhi)間的兼(jian)容。

RS422由RS232發展而來(lai)，為改進RS232通(tong)信距(ju)離短、速(su)率低的缺(que)點(dian)，RS422定義了一(yi)種(zhong)平(ping)衡通(tong)信接(jie)口，將傳(chuan)(chuan)輸速(su)率提高到10MB/s，傳(chuan)(chuan)輸距(ju)離延長到4000英尺(chi)（1219.2m）（速(su)率低于100KB/s時），并允許在一(yi)條平(ping)衡總線上(shang)連接(jie)最(zui)多10個(ge)接(jie)收(shou)器。RS422是(shi)一(yi)種(zhong)單機(ji)發送(song)、多機(ji)接(jie)收(shou)的單向、平(ping)衡傳(chuan)(chuan)輸規(gui)范，被(bei)命名(ming)為TIA/EIA-422-A。

為(wei)擴展(zhan)應用范圍(wei)，EIA又于1983年(nian)在(zai)RS422的基礎上制定(ding)了RS485標準，增(zeng)加了多點(dian)、雙向通信能(neng)力，即允許(xu)多個發送器(qi)連(lian)接到同一條總線上，同時增(zeng)加了發送器(qi)的驅(qu)動能(neng)力和沖(chong)突(tu)保護特(te)性，擴展(zhan)了總線共模范圍(wei)，后命名為(wei)TIA/EIA-485-A。由于EIA提出的建議標準都(dou)是以(yi)RS作為(wei)前綴(zhui)，所以(yi)在(zai)工(gong)業通信領域，仍然習(xi)慣將(jiang)上述標準以(yi)RS作為(wei)前綴(zhui)稱謂(wei)。

RS232,RS422,RS485性能比較

RS232,RS422,RS485性能比較

規定		RS232	RS422	RS485
工作方式		單端	差分	差分
節點數		1收1發	1發10收	1發32收
最大傳輸電纜長度		15.2m	1219.2m	1219.2m
最大傳輸速率		20kb/s	10mb/s	10mb/s
最大驅動輸出電壓		+/-25V	-0.25~+6V	-7~+12V
驅動器負載阻抗		3kΩ~7kΩ	100Ω	54Ω
驅動器輸出信號電平(Min)	負載	+/-5~+/-15V	+/-2V	+/-1.5V
驅動器輸出信號電平(Max)	空載	+/-25V	+/-6V	+/-6V
擺率(Max)		30V//μs	N/A	N/A
接收器輸入電壓范圍		+/-15V	-10V~+10V	-7V~+12V
接收器輸入門限		+/-3V	+/-200mV	+/-200mV
接收器輸入電阻		3~7kΩ	4kΩ	>12kΩ
驅動器共模電壓			-3~+3V	-1~+3V
接收器共模電壓			-7~+7V	-7~+12V

這些標準只(zhi)對接口的電氣特性做出(chu)規定，而不涉及接插(cha)件、電纜或(huo)協(xie)議(yi)，在此(ci)基礎上用戶(hu)可以建(jian)立自己的高層(ceng)通信協(xie)議(yi)。

RS232串行接口標準

RS232標(biao)準協(xie)議(yi)的全(quan)稱是EIA-RS232標(biao)準，其中EIA代(dai)表美國電子工業(ye)協(xie)會，RS代(dai)表推薦標(biao)準，232是標(biao)識號(hao)。它規定了連接電纜和機械、電氣特性，信號(hao)功(gong)能及傳送(song)過(guo)程。

RS232標準最初(chu)是(shi)為遠程通(tong)信(xin)連接(jie)數據終(zhong)端設備(bei)DTE與數據通(tong)信(xin)設備(bei)DCE而制(zhi)定的(de)(de)(de)。RS232標準中所提到的(de)(de)(de)“發(fa)送”和“接(jie)收”，都(dou)是(shi)站在DTE的(de)(de)(de)立場上(shang)，而不是(shi)站在DCE的(de)(de)(de)立場上(shang)來定義的(de)(de)(de)。由于在計算機系統(tong)中，往(wang)往(wang)是(shi)CPU和I/O設備(bei)之間傳送信(xin)息，兩(liang)者都(dou)是(shi)DTE，因此雙(shuang)方都(dou)能發(fa)送和接(jie)收。

目前RS232是PC機與通信工業中(zhong)應(ying)用最(zui)廣泛的一(yi)種串行接口。RS232被定義為一(yi)種在低速率串行通信中(zhong)增加通信距離(li)的單(dan)端(duan)標準。RS232采取不平衡傳輸(shu)方式(shi)，即所(suo)謂(wei)單(dan)端(duan)通信，如(ru)下(xia)圖。

1.RS232電氣特性

EIA-RS232對電(dian)氣特性、邏輯電(dian)平和各種信號線功能都作了規定。

在TxD和RxD上：

邏輯1（MARK）=-3~-15V

邏輯0（SPACE）=+3~+15V

在RTS，CTS，DSR，DTR和DCD等控制線上：

信(xin)號有(you)效（接通，ON狀態(tai)，正電壓）=+3~+15V

信號無效（斷通，OFF狀態(tai)，負電壓(ya)）=-3~-15V

2.RS232連接器的機械特性

連(lian)接(jie)器(qi)：由于RS232并未(wei)定義(yi)連(lian)接(jie)器(qi)的物(wu)理特性，因此，出現了DB-25，DB-15，DB-9各(ge)種類型(xing)的連(lian)接(jie)器(qi)，其引(yin)腳(jiao)的定義(yi)也各(ge)不相同(tong)。早期的PC機(ji)和XT機(ji)采用(yong)DB-25連(lian)接(jie)器(qi)、AT機(ji)及以后普遍使用(yong)的DB-9。在(zai)研華工控機(ji)及工控模塊的應用(yong)也都采用(yong)了DB-9。DB-9接(jie)口定義(yi)如下圖。

RS232 DB-9接口定義

接口定義如下表。

引腳號	描述
1	數據載波檢出（Datacarrierdetection—DCD）
2	接收數據（Receiveddata—RxD）
3	發送數據（Transmitteddata—TxD）
4	數據終端準備好（Dataterminalready—DTR）
5	信號地（Signalground—SG）
6	數據裝置準備好（Datasetready—DSR）
7	請求發送（Requesttosend—RTS）
8	允許發送（Cleartosend—CTS）
9	振鈴提示（Ringing—RI )

電纜長度(du)：在通(tong)信速率低于20KB/s時(shi)，RS232所直接連接的最大(da)物理距離為15m。實際(ji)應用中(zhong)，當使用9600B/s，普通(tong)雙絞(jiao)屏蔽線時(shi)，距離可達30耀35m。

當(dang)通(tong)(tong)信(xin)距離較近(jin)時，只需(xu)使用少數幾根(gen)(gen)信(xin)號線(xian)(xian)(xian)就可實現數據通(tong)(tong)信(xin)，最簡(jian)單(dan)的(de)情況(kuang)下只需(xu)3根(gen)(gen)線(xian)(xian)(xian)（發送線(xian)(xian)(xian)、接收(shou)線(xian)(xian)(xian)、信(xin)號地線(xian)(xian)(xian)）便(bian)可實現全雙工異步串行通(tong)(tong)信(xin)。

RS422與RS485串行接口標準

1.平衡傳輸

RS422,RS485與RS232不一樣，數據信號采用差(cha)分傳輸(shu)方式，也稱作平衡傳輸(shu)，它使用一對雙(shuang)絞線，傳輸(shu)方式如下圖。

 
RS422/485通信

RS485的信(xin)號(hao)傳送出去時(shi)會分為正(zheng)負兩條線路，當到(dao)達接收端時(shi)，再(zai)將(jiang)信(xin)號(hao)相減(jian)還原成(cheng)原來的信(xin)號(hao)。如果將(jiang)原始(shi)信(xin)號(hao)表(biao)示成(cheng)DT，而被分開的信(xin)號(hao)表(biao)示成(cheng)D+和(he)D-，則原始(shi)信(xin)號(hao)與離散的信(xin)號(hao)由傳送端送出去時(shi)的運(yun)算關系(xi)如下(xia)：DT=（D+）-（D-）。同樣(yang)，接收端在接收到(dao)信(xin)號(hao)后(hou)，也按照上(shang)式將(jiang)信(xin)號(hao)還原成(cheng)原來的樣(yang)子。

在(zai)RS485中還有一個使(shi)(shi)能(neng)端，而在(zai)RS422中這是可用(yong)可不用(yong)的。使(shi)(shi)能(neng)端用(yong)于控(kong)制發送(song)驅動器與傳(chuan)輸線的切斷與連接。當使(shi)(shi)能(neng)端起(qi)作用(yong)時(shi)，發送(song)驅動器處(chu)于高阻狀(zhuang)態(tai)，稱(cheng)作第3態(tai)，即它是有別于邏輯1與0的第3態(tai)。

2.RS422電氣規定

RS422標準全稱(cheng)是“平衡(heng)電(dian)壓(ya)數字接口電(dian)路(lu)的電(dian)氣特(te)性”，它定(ding)義了接口電(dian)路(lu)的特(te)性。如下圖

RS422 DB-9接口定義定義

由于(yu)(yu)接(jie)(jie)收(shou)器采用高輸(shu)(shu)入(ru)阻抗和(he)發送驅動器，比RS232具(ju)有更強的驅動能力，故允(yun)許在相(xiang)同傳輸(shu)(shu)線(xian)(xian)(xian)上連(lian)接(jie)(jie)多(duo)(duo)個接(jie)(jie)收(shou)接(jie)(jie)點(dian)，最多(duo)(duo)可接(jie)(jie)10個接(jie)(jie)點(dian)。即(ji)一(yi)個主(zhu)設備(bei)（Master），其余為(wei)從設備(bei)（Slave），從設備(bei)之(zhi)(zhi)間不(bu)能通信，所(suo)以RS422支持點(dian)對多(duo)(duo)的雙(shuang)向通信。RS4224線(xian)(xian)(xian)接(jie)(jie)口(kou)由于(yu)(yu)采用單獨的發送和(he)接(jie)(jie)收(shou)通道(dao)，因(yin)而不(bu)必(bi)控制數據方向，各裝置之(zhi)(zhi)間任何必(bi)需的信號交(jiao)換均可以按軟件方式(shi)（XON/XOFF握手）或硬件方式(shi)（一(yi)對單獨的雙(shuang)絞線(xian)(xian)(xian)）實現。

RS422的(de)最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距離為1219.2m，最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)速(su)率(lv)為10MB/s。其平衡雙絞(jiao)線的(de)長度與傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)速(su)率(lv)成反(fan)比，在100KB/s速(su)率(lv)以下，才可能達(da)到最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距離。只有在很短的(de)距離下才能獲得(de)最(zui)高速(su)率(lv)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)。一般100m長的(de)雙絞(jiao)線上(shang)所能獲得(de)的(de)最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)速(su)率(lv)僅為1MB/s。

RS422需(xu)要(yao)一個(ge)終接電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，要(yao)求其阻(zu)值約等(deng)于傳(chuan)輸電(dian)(dian)(dian)纜(lan)的特性電(dian)(dian)(dian)阻(zu)。在近(jin)距離傳(chuan)輸時可不(bu)(bu)需(xu)終接電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，即一般在300m以下不(bu)(bu)需(xu)終接電(dian)(dian)(dian)阻(zu)。終接電(dian)(dian)(dian)阻(zu)接在傳(chuan)輸電(dian)(dian)(dian)纜(lan)的最遠端(duan)。

3.RS485電氣規定(ding)

由于RS485是從(cong)(cong)RS422基礎上發展(zhan)而來(lai)的，所以RS485許多電氣規定與RS422相似，如都采(cai)用平衡傳(chuan)輸方(fang)式，都需要在傳(chuan)輸線(xian)上接(jie)終接(jie)電阻等。RS485可以采(cai)用2線(xian)與4線(xian)方(fang)式，2線(xian)制可實現(xian)真正(zheng)的多點雙(shuang)向通信。而采(cai)用4線(xian)連(lian)接(jie)時(shi)，與RS422一樣只(zhi)能實現(xian)點對多的通信，即只(zhi)能有一個(ge)(ge)主設備(bei)(bei)（Master），其余為從(cong)(cong)設備(bei)(bei)（Slave），但(dan)它比RS422有改進，無論4線(xian)還(huan)是2線(xian)連(lian)接(jie)方(fang)式總線(xian)上最多可接(jie)到32個(ge)(ge)設備(bei)(bei)。

RS485有關電氣規定見表
 

RS485與RS422的(de)不(bu)同(tong)還在(zai)于其共(gong)模輸出電壓(ya)是不(bu)同(tong)的(de)，RS485是-7V到+12V之間(jian)，而(er)RS422在(zai)-7V至+7V之間(jian)，RS485接收器(qi)最小輸入阻(zu)抗為12kΩ，而(er)RS42是4kΩ；RS485滿足所有RS422的(de)規范，所以RS485的(de)驅動器(qi)可(ke)以在(zai)RS422網絡中應用。

RS485與RS422一樣(yang)，其最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)離約(yue)為1219m，最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)速(su)(su)率(lv)為10MB/s。平衡雙絞線的(de)長度(du)與傳(chuan)輸(shu)(shu)速(su)(su)率(lv)成反比，在(zai)100KB/s速(su)(su)率(lv)以下，才(cai)可能使(shi)用規定最(zui)長的(de)電(dian)纜長度(du)。只(zhi)有在(zai)很短(duan)的(de)距(ju)離下才(cai)能獲得最(zui)高(gao)速(su)(su)率(lv)傳(chuan)輸(shu)(shu)。一般(ban)100m長的(de)雙絞線最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)速(su)(su)率(lv)僅為1MB/s。

RS485需要兩個(ge)終接電(dian)阻(zu)(zu)，其(qi)阻(zu)(zu)值(zhi)要求(qiu)等于傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)電(dian)纜的特(te)性電(dian)阻(zu)(zu)。在(zai)短(duan)距離傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)時可不需終接電(dian)阻(zu)(zu)，即(ji)一般在(zai)300m以下不需要終接電(dian)阻(zu)(zu)。終接電(dian)阻(zu)(zu)接在(zai)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)電(dian)纜的兩端(duan)。

由于(yu)RS485是(shi)半雙工通(tong)信，發(fa)送和接收采(cai)用分時的(de)方(fang)式，系(xi)統(tong)需要(yao)判定是(shi)發(fa)送還是(shi)接收。對于(yu)無“數據流向自動(dong)感知”功(gong)(gong)能的(de)RS485通(tong)信口，需要(yao)軟件(jian)通(tong)過RTS握手信號進(jin)行通(tong)知，編程(cheng)較煩瑣，因此(ci)RS485串口通(tong)信卡一(yi)般都(dou)增加了專(zhuan)門的(de)“數據流向自動(dong)感知”功(gong)(gong)能，使RS485軟件(jian)的(de)開發(fa)與(yu)RS232完全相同。

4.RS422與RS485的網絡安裝注意要點

RS422可支(zhi)持(chi)10個節(jie)點，RS485支(zhi)持(chi)32個節(jie)點，因(yin)此(ci)多節(jie)點構(gou)成網(wang)絡(luo)(luo)。網(wang)絡(luo)(luo)拓撲一般(ban)采用終端匹(pi)配(pei)的總線型結構(gou)，不支(zhi)持(chi)環型或(huo)星型網(wang)絡(luo)(luo)。在構(gou)建網(wang)絡(luo)(luo)時，應注意以下兩(liang)點。

第(di)一(yi)，采用(yong)一(yi)條雙絞線(xian)電纜作(zuo)為總(zong)線(xian)，將(jiang)各(ge)個節點串接起來(lai)，從總(zong)線(xian)到每個節點的(de)引出(chu)線(xian)長度(du)應盡量(liang)短，以便使(shi)引出(chu)線(xian)中(zhong)的(de)反射(she)信(xin)號對總(zong)線(xian)信(xin)號的(de)影(ying)響(xiang)最低。

RS422/485節點連接方式

實際應用中(zhong)常見的(de)(de)一(yi)些錯(cuo)誤連(lian)接(jie)(jie)方(fang)式（a，c，e）和正(zheng)確的(de)(de)連(lian)接(jie)(jie)方(fang)式（b，d，f）。a，c，e這3種網絡連(lian)接(jie)(jie)盡管不正(zheng)確，在短距離(li)、低速(su)率時仍可能正(zheng)常工作(zuo)，但隨著通(tong)信(xin)距離(li)的(de)(de)延(yan)長(chang)或通(tong)信(xin)速(su)率的(de)(de)提(ti)高，其不良影響(xiang)會(hui)越來越嚴重，主要原因是信(xin)號(hao)(hao)在各支路末端反射后與原信(xin)號(hao)(hao)疊加，會(hui)造成信(xin)號(hao)(hao)質量下降(jiang)。

第二(er)，應(ying)注意總線(xian)特性阻抗(kang)的連續(xu)性，在阻抗(kang)不(bu)連續(xu)點就(jiu)會發(fa)生信號(hao)的反射。下面(mian)幾種情況易(yi)產生這種不(bu)連續(xu)性：總線(xian)的不(bu)同(tong)區段(duan)(duan)采用了不(bu)同(tong)電纜，某一段(duan)(duan)總線(xian)上(shang)有過多收(shou)發(fa)器緊靠(kao)在一起安裝；過長的分支線(xian)引出到總線(xian)。總之(zhi)，應(ying)該提供一條單(dan)一、連續(xu)的信號(hao)通道作(zuo)為總線(xian)。

5.RS422與RS485傳輸線匹配

一般終(zhong)端(duan)匹(pi)配(pei)采用終(zhong)接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)方法，RS422在(zai)總(zong)線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)的遠端(duan)并(bing)接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)，RS485則應在(zai)總(zong)線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)的開始和末端(duan)都(dou)并(bing)接(jie)終(zhong)接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)。終(zhong)接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)一般在(zai)RS422網(wang)絡(luo)中取100Ω，在(zai)RS485網(wang)絡(luo)中取120Ω，相當(dang)于電(dian)(dian)纜(lan)(lan)特性阻(zu)(zu)抗的電(dian)(dian)阻(zu)(zu)，因為大多數(shu)雙(shuang)絞線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)特性阻(zu)(zu)抗為100耀200Ω。