RS232,RS422,RS485的由來

RS232,RS422,RS485都(dou)是串(chuan)行數據(ju)接口標準，最初都(dou)是由美國電子工業協會(hui)（EIA）制定并發(fa)布的(de)。

RS232在1962年發布，命名為(wei)EIA-232-E，作為(wei)工業標準以(yi)保證不(bu)同廠(chang)商產(chan)品之間的兼容。

RS422由(you)RS232發(fa)展而來，為(wei)改進RS232通信距離短(duan)、速率(lv)低的缺(que)點，RS422定義了一種(zhong)平衡通信接口，將傳(chuan)輸(shu)速率(lv)提(ti)高到10MB/s，傳(chuan)輸(shu)距離延長(chang)到4000英尺（1219.2m）（速率(lv)低于100KB/s時），并允(yun)許在(zai)一條(tiao)平衡總線上連(lian)接最多(duo)10個(ge)接收器。RS422是(shi)一種(zhong)單機發(fa)送、多(duo)機接收的單向、平衡傳(chuan)輸(shu)規范，被命名為(wei)TIA/EIA-422-A。

為擴展應用(yong)范圍，EIA又于(yu)1983年在RS422的基礎上制定(ding)了(le)RS485標準，增加(jia)(jia)了(le)多點、雙向通(tong)信(xin)(xin)能力(li)(li)，即允(yun)許多個發(fa)送器(qi)連接到同一條總線上，同時增加(jia)(jia)了(le)發(fa)送器(qi)的驅動(dong)能力(li)(li)和沖(chong)突保護特性，擴展了(le)總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A。由于(yu)EIA提(ti)出的建議標準都是以RS作為前(qian)綴，所以在工業通(tong)信(xin)(xin)領域，仍然習(xi)慣將(jiang)上述標準以RS作為前(qian)綴稱謂。

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

這些標準只對接(jie)口(kou)的電氣特性做出規定，而不涉及接(jie)插件、電纜或協(xie)議(yi)，在此(ci)基礎(chu)上用戶可以建立自己的高(gao)層通信協(xie)議(yi)。

RS232串行接口標準

RS232標準(zhun)(zhun)協議的全稱(cheng)是EIA-RS232標準(zhun)(zhun)，其(qi)中EIA代(dai)表美國電子工業協會(hui)，RS代(dai)表推薦標準(zhun)(zhun)，232是標識號。它規(gui)定了連接電纜和機(ji)械、電氣特性，信號功能及傳送(song)過程。

RS232標準(zhun)最初是(shi)為遠程通信(xin)連接數據(ju)終端設(she)(she)備DTE與數據(ju)通信(xin)設(she)(she)備DCE而制定(ding)的(de)(de)。RS232標準(zhun)中(zhong)所提到(dao)的(de)(de)“發送(song)”和(he)“接收(shou)(shou)”，都是(shi)站在(zai)DTE的(de)(de)立場上，而不是(shi)站在(zai)DCE的(de)(de)立場上來(lai)定(ding)義的(de)(de)。由于在(zai)計算機系統中(zhong)，往往是(shi)CPU和(he)I/O設(she)(she)備之間(jian)傳送(song)信(xin)息，兩者都是(shi)DTE，因此雙(shuang)方都能(neng)發送(song)和(he)接收(shou)(shou)。

目前RS232是PC機與通(tong)信工業中應用最廣泛(fan)的一種(zhong)串行接口。RS232被定義為一種(zhong)在(zai)低速(su)率串行通(tong)信中增加通(tong)信距離的單(dan)端標準。RS232采取不(bu)平(ping)衡傳輸方式(shi)，即所謂單(dan)端通(tong)信，如下圖(tu)。

1.RS232電氣特性

EIA-RS232對電(dian)氣特性、邏輯電(dian)平(ping)和各種信號線(xian)功能(neng)都作(zuo)了規定。

在TxD和RxD上：

邏輯1（MARK）=-3~-15V

邏(luo)輯(ji)0（SPACE）=+3~+15V

在RTS，CTS，DSR，DTR和DCD等控制線上(shang)：

信號有(you)效（接通，ON狀態，正電壓）=+3~+15V

信號無效（斷通(tong)，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：由于RS232并未定(ding)義連(lian)接(jie)器的(de)(de)(de)物理特(te)性，因此，出現了(le)DB-25，DB-15，DB-9各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)連(lian)接(jie)器，其引腳的(de)(de)(de)定(ding)義也(ye)各(ge)不相(xiang)同。早期(qi)的(de)(de)(de)PC機和XT機采(cai)用(yong)DB-25連(lian)接(jie)器、AT機及以后普遍使用(yong)的(de)(de)(de)DB-9。在研(yan)華工(gong)控機及工(gong)控模塊的(de)(de)(de)應用(yong)也(ye)都(dou)采(cai)用(yong)了(le)DB-9。DB-9接(jie)口定(ding)義如下(xia)圖。

RS232 DB-9接口定義

接口定義如(ru)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)：在通信(xin)速率低于(yu)20KB/s時，RS232所直接(jie)連接(jie)的(de)最大物理距離為(wei)15m。實際應用中，當(dang)使用9600B/s，普通雙絞屏蔽線時，距離可達30耀35m。

當通信(xin)距離較近時，只需(xu)使用少數(shu)幾根信(xin)號線就可(ke)實(shi)現數(shu)據通信(xin)，最簡(jian)單的情(qing)況下只需(xu)3根線（發送(song)線、接收線、信(xin)號地(di)線）便可(ke)實(shi)現全雙工異步串(chuan)行通信(xin)。

RS422與RS485串行接口標準

1.平衡傳輸

RS422,RS485與RS232不一樣(yang)，數據信(xin)號采用差分(fen)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)方式，也(ye)稱(cheng)作平衡(heng)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)，它使(shi)用一對雙絞線，傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)方式如(ru)下圖。

 
RS422/485通信

RS485的(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)傳(chuan)(chuan)送出去時(shi)會分為正負兩條(tiao)線路(lu)，當到(dao)達接收端時(shi)，再將信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)相減還原(yuan)成原(yuan)來的(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)。如果將原(yuan)始信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)表(biao)示(shi)成DT，而被分開的(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)表(biao)示(shi)成D+和D-，則原(yuan)始信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)與離散的(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)由傳(chuan)(chuan)送端送出去時(shi)的(de)運算關系如下：DT=（D+）-（D-）。同樣(yang)，接收端在接收到(dao)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)后，也按(an)照上(shang)式將信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)還原(yuan)成原(yuan)來的(de)樣(yang)子。

在RS485中(zhong)(zhong)還有一個使能(neng)端，而在RS422中(zhong)(zhong)這是(shi)(shi)可用可不用的(de)。使能(neng)端用于(yu)控(kong)制發(fa)(fa)送(song)驅動(dong)器與(yu)傳輸(shu)線(xian)的(de)切斷(duan)與(yu)連接。當使能(neng)端起(qi)作(zuo)用時，發(fa)(fa)送(song)驅動(dong)器處(chu)于(yu)高阻狀態(tai)，稱作(zuo)第3態(tai)，即它是(shi)(shi)有別(bie)于(yu)邏輯1與(yu)0的(de)第3態(tai)。

2.RS422電氣規定

RS422標準全(quan)稱是(shi)“平衡(heng)電(dian)(dian)壓數字接口電(dian)(dian)路的(de)電(dian)(dian)氣特性”，它(ta)定(ding)義了(le)接口電(dian)(dian)路的(de)特性。如下圖

RS422 DB-9接口定義定義

由(you)于接(jie)(jie)收器采用高輸(shu)入(ru)阻抗和發送驅動器，比RS232具有更強(qiang)的(de)(de)驅動能力，故允許(xu)在相同傳輸(shu)線上連接(jie)(jie)多個(ge)接(jie)(jie)收接(jie)(jie)點，最多可接(jie)(jie)10個(ge)接(jie)(jie)點。即一(yi)個(ge)主設備（Master），其余(yu)為從(cong)設備（Slave），從(cong)設備之(zhi)間不(bu)能通(tong)信，所以RS422支(zhi)持點對多的(de)(de)雙(shuang)向通(tong)信。RS4224線接(jie)(jie)口由(you)于采用單獨的(de)(de)發送和接(jie)(jie)收通(tong)道，因而不(bu)必(bi)控(kong)制(zhi)數據方(fang)向，各裝置(zhi)之(zhi)間任何必(bi)需的(de)(de)信號交(jiao)換均可以按軟(ruan)件方(fang)式（XON/XOFF握(wo)手）或硬件方(fang)式（一(yi)對單獨的(de)(de)雙(shuang)絞線）實(shi)現。

RS422的(de)最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)(ju)離(li)為(wei)1219.2m，最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)速率(lv)為(wei)10MB/s。其平衡雙(shuang)絞(jiao)線(xian)的(de)長(chang)度與傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)速率(lv)成反比(bi)，在100KB/s速率(lv)以(yi)下，才可能(neng)達到最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)(ju)離(li)。只有在很(hen)短的(de)距(ju)(ju)離(li)下才能(neng)獲得最(zui)高速率(lv)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)。一般100m長(chang)的(de)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)上所能(neng)獲得的(de)最(zui)大(da)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)速率(lv)僅為(wei)1MB/s。

RS422需要(yao)一個(ge)終接電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)，要(yao)求其阻(zu)(zu)(zu)值約等于傳(chuan)輸電(dian)(dian)纜(lan)的特性電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)。在近距(ju)離傳(chuan)輸時可不需終接電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)，即一般(ban)在300m以下不需終接電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)。終接電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)接在傳(chuan)輸電(dian)(dian)纜(lan)的最遠端(duan)。

3.RS485電(dian)氣規定

由(you)于RS485是從RS422基礎上發展而來的(de)，所以RS485許多電(dian)氣規(gui)定與(yu)RS422相似，如都采(cai)用(yong)(yong)平衡傳輸方式(shi)，都需要在(zai)傳輸線上接終接電(dian)阻等(deng)。RS485可(ke)以采(cai)用(yong)(yong)2線與(yu)4線方式(shi)，2線制可(ke)實現真(zhen)正的(de)多點雙向(xiang)通信(xin)。而采(cai)用(yong)(yong)4線連接時(shi)，與(yu)RS422一樣(yang)只(zhi)能(neng)實現點對(dui)多的(de)通信(xin)，即只(zhi)能(neng)有一個(ge)主設(she)備（Master），其余(yu)為(wei)從設(she)備（Slave），但(dan)它比(bi)RS422有改進，無論4線還是2線連接方式(shi)總線上最多可(ke)接到32個(ge)設(she)備。

RS485有關電氣規定見表
 

RS485與RS422的(de)不(bu)同(tong)還在(zai)于其共模輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)是不(bu)同(tong)的(de)，RS485是-7V到(dao)+12V之(zhi)間，而RS422在(zai)-7V至+7V之(zhi)間，RS485接收器(qi)最小輸(shu)(shu)入阻抗為12kΩ，而RS42是4kΩ；RS485滿足所(suo)有RS422的(de)規范(fan)，所(suo)以RS485的(de)驅動器(qi)可(ke)以在(zai)RS422網絡中應用(yong)。

RS485與RS422一(yi)樣，其最(zui)大(da)(da)傳輸(shu)(shu)距離約為1219m，最(zui)大(da)(da)傳輸(shu)(shu)速(su)率(lv)為10MB/s。平衡雙(shuang)絞線的(de)長(chang)(chang)度與傳輸(shu)(shu)速(su)率(lv)成反比(bi)，在100KB/s速(su)率(lv)以下(xia)，才(cai)可能使用規定(ding)最(zui)長(chang)(chang)的(de)電纜長(chang)(chang)度。只有在很(hen)短的(de)距離下(xia)才(cai)能獲得(de)最(zui)高速(su)率(lv)傳輸(shu)(shu)。一(yi)般100m長(chang)(chang)的(de)雙(shuang)絞線最(zui)大(da)(da)傳輸(shu)(shu)速(su)率(lv)僅(jin)為1MB/s。

RS485需(xu)(xu)要兩(liang)個(ge)終(zhong)接電(dian)阻(zu)，其阻(zu)值要求(qiu)等(deng)于(yu)傳(chuan)(chuan)輸電(dian)纜的(de)特性電(dian)阻(zu)。在(zai)短距(ju)離傳(chuan)(chuan)輸時可(ke)不(bu)(bu)需(xu)(xu)終(zhong)接電(dian)阻(zu)，即一般(ban)在(zai)300m以下不(bu)(bu)需(xu)(xu)要終(zhong)接電(dian)阻(zu)。終(zhong)接電(dian)阻(zu)接在(zai)傳(chuan)(chuan)輸電(dian)纜的(de)兩(liang)端。

由(you)于RS485是(shi)半(ban)雙工通(tong)信(xin)，發(fa)送和接收采用分(fen)時的(de)(de)方式，系(xi)統需要(yao)判(pan)定是(shi)發(fa)送還是(shi)接收。對于無“數(shu)據(ju)流向(xiang)自動感(gan)知(zhi)”功(gong)能的(de)(de)RS485通(tong)信(xin)口，需要(yao)軟(ruan)件(jian)通(tong)過RTS握手(shou)信(xin)號進行通(tong)知(zhi)，編(bian)程較煩(fan)瑣(suo)，因此(ci)RS485串(chuan)口通(tong)信(xin)卡一(yi)般都(dou)增加了專門的(de)(de)“數(shu)據(ju)流向(xiang)自動感(gan)知(zhi)”功(gong)能，使RS485軟(ruan)件(jian)的(de)(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)(chi)10個節點(dian)，RS485支(zhi)持(chi)(chi)32個節點(dian)，因此多節點(dian)構成網絡(luo)。網絡(luo)拓撲一般采用終端匹配(pei)的(de)總線型結構，不(bu)支(zhi)持(chi)(chi)環型或星型網絡(luo)。在構建(jian)網絡(luo)時，應注意以(yi)下兩(liang)點(dian)。

第一，采用一條雙絞(jiao)線(xian)電纜作為(wei)總(zong)(zong)線(xian)，將(jiang)各個節點串接起來，從總(zong)(zong)線(xian)到(dao)每(mei)個節點的(de)引出線(xian)長度應盡量短，以便使引出線(xian)中的(de)反射信(xin)(xin)號(hao)(hao)對總(zong)(zong)線(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)影響(xiang)最低。

RS422/485節點連接方式

實(shi)際應用中常見的(de)一些錯誤連接方式（a，c，e）和正(zheng)(zheng)確的(de)連接方式（b，d，f）。a，c，e這3種(zhong)網絡連接盡管(guan)不正(zheng)(zheng)確，在短距離、低速率(lv)時仍可能正(zheng)(zheng)常工作，但隨著通信(xin)距離的(de)延長或通信(xin)速率(lv)的(de)提高，其(qi)不良影響(xiang)會(hui)越來越嚴重，主(zhu)要原(yuan)因是信(xin)號(hao)在各支路末端反射后與原(yuan)信(xin)號(hao)疊加(jia)，會(hui)造成信(xin)號(hao)質量下降。

第二(er)，應注意總(zong)線(xian)特性阻(zu)抗的(de)(de)(de)連續性，在阻(zu)抗不連續點(dian)就會(hui)發(fa)生(sheng)信號的(de)(de)(de)反射(she)。下面(mian)幾(ji)種情況易產生(sheng)這種不連續性：總(zong)線(xian)的(de)(de)(de)不同(tong)區(qu)段采用了不同(tong)電纜，某一段總(zong)線(xian)上有過多收發(fa)器緊靠在一起安裝；過長(chang)的(de)(de)(de)分(fen)支線(xian)引(yin)出到總(zong)線(xian)。總(zong)之，應該提供一條(tiao)單一、連續的(de)(de)(de)信號通(tong)道作為總(zong)線(xian)。

5.RS422與RS485傳輸線匹配

一(yi)般終(zhong)端(duan)匹配(pei)采用終(zhong)接電(dian)阻方法，RS422在(zai)總線電(dian)纜的遠端(duan)并(bing)接電(dian)阻，RS485則應在(zai)總線電(dian)纜的開始和末端(duan)都(dou)并(bing)接終(zhong)接電(dian)阻。終(zhong)接電(dian)阻一(yi)般在(zai)RS422網絡中取100Ω，在(zai)RS485網絡中取120Ω，相當于電(dian)纜特(te)性阻抗的電(dian)阻，因為(wei)大多數雙絞線電(dian)纜特(te)性阻抗為(wei)100耀200Ω。