RS232,RS422,RS485的由來

RS232,RS422,RS485都(dou)是串(chuan)行數據接(jie)口標準(zhun)，最(zui)初都(dou)是由美(mei)國電子(zi)工業協會(hui)（EIA）制定并發布的。

RS232在1962年發布，命名為(wei)EIA-232-E，作為(wei)工業標準以(yi)保證不同(tong)廠商產品之間的(de)兼容。

RS422由RS232發展而(er)來，為(wei)改進RS232通(tong)信距(ju)離(li)短、速率低的缺點，RS422定義了一種(zhong)平衡通(tong)信接口，將傳(chuan)輸速率提高到(dao)10MB/s，傳(chuan)輸距(ju)離(li)延(yan)長到(dao)4000英尺（1219.2m）（速率低于100KB/s時(shi)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS422是一種(zhong)單機發送、多機接收的單向、平衡傳(chuan)輸規范(fan)，被命名為(wei)TIA/EIA-422-A。

為(wei)擴展(zhan)應用(yong)范圍(wei)，EIA又(you)于1983年(nian)在(zai)RS422的(de)基礎(chu)上制(zhi)定(ding)了(le)RS485標準(zhun)，增(zeng)加(jia)了(le)多(duo)點、雙向通信能力，即允許多(duo)個發(fa)送器連接(jie)到同一條總(zong)(zong)線(xian)上，同時增(zeng)加(jia)了(le)發(fa)送器的(de)驅(qu)動能力和沖突保(bao)護特性，擴展(zhan)了(le)總(zong)(zong)線(xian)共(gong)模范圍(wei)，后命(ming)名為(wei)TIA/EIA-485-A。由(you)于EIA提出的(de)建議(yi)標準(zhun)都是以(yi)(yi)RS作(zuo)為(wei)前綴，所以(yi)(yi)在(zai)工業通信領域，仍然習慣將上述(shu)標準(zhun)以(yi)(yi)RS作(zuo)為(wei)前綴稱謂。

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(zhun)只對接口(kou)的(de)電氣特(te)性做出規(gui)定，而不涉及(ji)接插件、電纜(lan)或協議，在此基礎上用戶可(ke)以建立自己的(de)高層通信協議。

RS232串行接口標準

RS232標準(zhun)(zhun)協議的全稱是EIA-RS232標準(zhun)(zhun)，其中EIA代表(biao)美國電(dian)子工業協會，RS代表(biao)推薦(jian)標準(zhun)(zhun)，232是標識號(hao)。它規定了連接電(dian)纜和機械、電(dian)氣(qi)特(te)性，信號(hao)功(gong)能及傳送過程。

RS232標準最初是(shi)(shi)為遠程通(tong)信(xin)(xin)(xin)連接(jie)(jie)數據終端設(she)備DTE與數據通(tong)信(xin)(xin)(xin)設(she)備DCE而(er)制定的(de)。RS232標準中所(suo)提到的(de)“發送(song)”和“接(jie)(jie)收(shou)”，都(dou)(dou)是(shi)(shi)站在(zai)DTE的(de)立場上，而(er)不是(shi)(shi)站在(zai)DCE的(de)立場上來定義(yi)的(de)。由于在(zai)計算(suan)機系統中，往(wang)往(wang)是(shi)(shi)CPU和I/O設(she)備之(zhi)間(jian)傳送(song)信(xin)(xin)(xin)息，兩(liang)者都(dou)(dou)是(shi)(shi)DTE，因(yin)此雙(shuang)方都(dou)(dou)能(neng)發送(song)和接(jie)(jie)收(shou)。

目前RS232是PC機與通信(xin)(xin)工(gong)業中應用最廣泛的一種串(chuan)行(xing)接口(kou)。RS232被定(ding)義為一種在低速(su)率串(chuan)行(xing)通信(xin)(xin)中增加通信(xin)(xin)距離的單端標準(zhun)。RS232采取不(bu)平(ping)衡傳輸(shu)方式，即所(suo)謂單端通信(xin)(xin)，如(ru)下圖。

1.RS232電氣特性

EIA-RS232對電氣特性、邏輯電平和各種信號(hao)線功能都作了規(gui)定(ding)。

在TxD和RxD上：

邏輯1（MARK）=-3~-15V

邏輯(ji)0（SPACE）=+3~+15V

在RTS，CTS，DSR，DTR和DCD等控(kong)制線上：

信號有效（接通，ON狀態，正電(dian)壓）=+3~+15V

信號(hao)無效（斷(duan)通(tong)，OFF狀(zhuang)態(tai)，負電壓）=-3~-15V

2.RS232連接器的機械特性

連接器(qi)(qi)：由于RS232并未定義(yi)連接器(qi)(qi)的(de)(de)(de)物理特性，因此，出現了DB-25，DB-15，DB-9各種類型(xing)的(de)(de)(de)連接器(qi)(qi)，其引腳的(de)(de)(de)定義(yi)也各不相(xiang)同。早期的(de)(de)(de)PC機和XT機采用(yong)DB-25連接器(qi)(qi)、AT機及以后普(pu)遍使用(yong)的(de)(de)(de)DB-9。在研華(hua)工控機及工控模塊的(de)(de)(de)應用(yong)也都采用(yong)了DB-9。DB-9接口(kou)定義(yi)如下圖。

RS232 DB-9接口定義

接口定(ding)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：在通信速(su)率低于20KB/s時，RS232所直接連接的最大物理距離為15m。實際應用(yong)中，當(dang)使用(yong)9600B/s，普通雙絞屏蔽(bi)線(xian)時，距離可(ke)達30耀35m。

當通信(xin)(xin)距離較近(jin)時，只需使用少數(shu)(shu)幾根信(xin)(xin)號線(xian)就可(ke)實(shi)現數(shu)(shu)據通信(xin)(xin)，最(zui)簡(jian)單的情況(kuang)下只需3根線(xian)（發(fa)送線(xian)、接收線(xian)、信(xin)(xin)號地線(xian)）便可(ke)實(shi)現全雙工異步(bu)串行通信(xin)(xin)。

RS422與RS485串行接口標準

1.平衡傳輸

RS422,RS485與RS232不一樣，數據(ju)信號采(cai)用(yong)差分傳輸(shu)(shu)方式，也(ye)稱作(zuo)平衡傳輸(shu)(shu)，它使用(yong)一對雙絞線(xian)，傳輸(shu)(shu)方式如下圖。

 
RS422/485通信

RS485的信(xin)號(hao)(hao)傳(chuan)送出去時(shi)(shi)會分(fen)為正負兩條線路，當到達接(jie)收(shou)端時(shi)(shi)，再將信(xin)號(hao)(hao)相減還原成(cheng)(cheng)原來(lai)的信(xin)號(hao)(hao)。如果(guo)將原始信(xin)號(hao)(hao)表示(shi)成(cheng)(cheng)DT，而被分(fen)開的信(xin)號(hao)(hao)表示(shi)成(cheng)(cheng)D+和D-，則原始信(xin)號(hao)(hao)與(yu)離散(san)的信(xin)號(hao)(hao)由(you)傳(chuan)送端送出去時(shi)(shi)的運算關系(xi)如下：DT=（D+）-（D-）。同樣(yang)，接(jie)收(shou)端在接(jie)收(shou)到信(xin)號(hao)(hao)后，也按照上式將信(xin)號(hao)(hao)還原成(cheng)(cheng)原來(lai)的樣(yang)子。

在(zai)RS485中(zhong)還(huan)有(you)一(yi)個使(shi)能端，而(er)在(zai)RS422中(zhong)這是(shi)可用(yong)可不用(yong)的。使(shi)能端用(yong)于(yu)控(kong)制發送(song)驅動(dong)器(qi)與傳輸線的切(qie)斷與連(lian)接。當(dang)使(shi)能端起作(zuo)用(yong)時，發送(song)驅動(dong)器(qi)處于(yu)高阻狀(zhuang)態(tai)，稱作(zuo)第(di)(di)3態(tai)，即(ji)它是(shi)有(you)別于(yu)邏輯1與0的第(di)(di)3態(tai)。

2.RS422電氣規定

RS422標準(zhun)全稱是“平衡電(dian)壓數字接口電(dian)路的(de)電(dian)氣(qi)特(te)性”，它定義(yi)了接口電(dian)路的(de)特(te)性。如(ru)下圖

RS422 DB-9接口定義定義

由(you)于接(jie)收(shou)器采用(yong)高輸入阻抗和發送驅動器，比RS232具有更強的(de)驅動能(neng)力，故允許在相同傳輸線上(shang)連接(jie)多(duo)個(ge)(ge)(ge)接(jie)收(shou)接(jie)點，最多(duo)可(ke)接(jie)10個(ge)(ge)(ge)接(jie)點。即一(yi)個(ge)(ge)(ge)主設備（Master），其余為從(cong)設備（Slave），從(cong)設備之(zhi)間不能(neng)通信，所以RS422支持點對多(duo)的(de)雙向通信。RS4224線接(jie)口由(you)于采用(yong)單獨的(de)發送和接(jie)收(shou)通道，因(yin)而不必(bi)控制(zhi)數據方向，各裝置之(zhi)間任何必(bi)需的(de)信號(hao)交換均可(ke)以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬(ying)件方式（一(yi)對單獨的(de)雙絞線）實現。

RS422的(de)最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)離(li)為1219.2m，最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)速率為10MB/s。其平(ping)衡雙絞線的(de)長度與傳(chuan)輸(shu)(shu)速率成(cheng)反比，在(zai)100KB/s速率以下，才可(ke)能達(da)到最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)離(li)。只有在(zai)很(hen)短的(de)距(ju)離(li)下才能獲得最(zui)高速率傳(chuan)輸(shu)(shu)。一般100m長的(de)雙絞線上所能獲得的(de)最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)速率僅為1MB/s。

RS422需(xu)要一(yi)個終(zhong)接電(dian)(dian)(dian)阻，要求(qiu)其(qi)阻值約等于傳輸電(dian)(dian)(dian)纜的特性電(dian)(dian)(dian)阻。在近距離傳輸時可(ke)不需(xu)終(zhong)接電(dian)(dian)(dian)阻，即一(yi)般(ban)在300m以下不需(xu)終(zhong)接電(dian)(dian)(dian)阻。終(zhong)接電(dian)(dian)(dian)阻接在傳輸電(dian)(dian)(dian)纜的最(zui)遠端(duan)。

3.RS485電氣規(gui)定

由于RS485是從RS422基礎上發展而(er)來(lai)的，所(suo)以RS485許多電氣規定與RS422相(xiang)似，如都(dou)采用(yong)平衡傳輸方式，都(dou)需要在傳輸線(xian)(xian)上接終接電阻等。RS485可(ke)以采用(yong)2線(xian)(xian)與4線(xian)(xian)方式，2線(xian)(xian)制可(ke)實現(xian)真(zhen)正的多點(dian)雙向(xiang)通信。而(er)采用(yong)4線(xian)(xian)連(lian)接時，與RS422一樣(yang)只能實現(xian)點(dian)對(dui)多的通信，即(ji)只能有一個主設備(bei)(bei)（Master），其余為從設備(bei)(bei)（Slave），但它比RS422有改(gai)進(jin)，無論4線(xian)(xian)還(huan)是2線(xian)(xian)連(lian)接方式總線(xian)(xian)上最多可(ke)接到(dao)32個設備(bei)(bei)。

RS485有關電氣規定見表
 

RS485與RS422的不同還在(zai)(zai)于(yu)其共模輸出(chu)電壓是不同的，RS485是-7V到+12V之(zhi)間，而RS422在(zai)(zai)-7V至+7V之(zhi)間，RS485接收器(qi)最小輸入(ru)阻抗為12kΩ，而RS42是4kΩ；RS485滿(man)足所有RS422的規(gui)范，所以RS485的驅動器(qi)可(ke)以在(zai)(zai)RS422網絡中應用。

RS485與RS422一樣(yang)，其最(zui)大傳(chuan)(chuan)輸(shu)距(ju)離約為(wei)(wei)1219m，最(zui)大傳(chuan)(chuan)輸(shu)速(su)(su)率(lv)為(wei)(wei)10MB/s。平(ping)衡雙(shuang)絞(jiao)線(xian)(xian)的(de)(de)長度與傳(chuan)(chuan)輸(shu)速(su)(su)率(lv)成反(fan)比，在100KB/s速(su)(su)率(lv)以下，才可能使用規定最(zui)長的(de)(de)電纜長度。只有(you)在很(hen)短的(de)(de)距(ju)離下才能獲得最(zui)高速(su)(su)率(lv)傳(chuan)(chuan)輸(shu)。一般100m長的(de)(de)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)(xian)最(zui)大傳(chuan)(chuan)輸(shu)速(su)(su)率(lv)僅為(wei)(wei)1MB/s。

RS485需要兩個終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)阻(zu)，其阻(zu)值(zhi)要求等于傳輸電(dian)纜的(de)(de)特性電(dian)阻(zu)。在短距離傳輸時可不(bu)需終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)阻(zu)，即(ji)一般在300m以下不(bu)需要終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)阻(zu)。終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)阻(zu)接(jie)(jie)在傳輸電(dian)纜的(de)(de)兩端。

由于RS485是半雙工通(tong)(tong)信，發送(song)和接收采(cai)用(yong)分時的方(fang)式，系(xi)統(tong)需要判定(ding)是發送(song)還是接收。對于無“數(shu)據流(liu)向(xiang)自(zi)動(dong)感知(zhi)”功能的RS485通(tong)(tong)信口(kou)，需要軟(ruan)(ruan)件通(tong)(tong)過RTS握手信號進行通(tong)(tong)知(zhi)，編程較(jiao)煩瑣，因此RS485串口(kou)通(tong)(tong)信卡(ka)一(yi)般都(dou)增(zeng)加了專門的“數(shu)據流(liu)向(xiang)自(zi)動(dong)感知(zhi)”功能，使(shi)RS485軟(ruan)(ruan)件的開(kai)發與RS232完(wan)全相同。

4.RS422與RS485的網絡安裝注意要點

RS422可(ke)支(zhi)持(chi)10個(ge)節點(dian)，RS485支(zhi)持(chi)32個(ge)節點(dian)，因(yin)此多節點(dian)構(gou)成(cheng)網(wang)絡(luo)。網(wang)絡(luo)拓撲一(yi)般采用終端匹配的(de)總(zong)線型結構(gou)，不支(zhi)持(chi)環型或星型網(wang)絡(luo)。在構(gou)建網(wang)絡(luo)時，應(ying)注意以下兩點(dian)。

第一(yi)，采用一(yi)條(tiao)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)(xian)電纜作為總(zong)線(xian)(xian)，將(jiang)各(ge)個(ge)節(jie)點(dian)串(chuan)接起(qi)來，從總(zong)線(xian)(xian)到(dao)每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)的(de)引出(chu)線(xian)(xian)長度應盡量短，以便使引出(chu)線(xian)(xian)中(zhong)的(de)反射信號對總(zong)線(xian)(xian)信號的(de)影響(xiang)最低。

RS422/485節點連接方式

實際(ji)應用中(zhong)常見(jian)的(de)(de)一(yi)些(xie)錯誤連接方式（a，c，e）和正(zheng)確的(de)(de)連接方式（b，d，f）。a，c，e這(zhe)3種(zhong)網絡連接盡管(guan)不正(zheng)確，在(zai)短距離、低速率時仍可(ke)能正(zheng)常工作，但隨(sui)著(zhu)通(tong)信(xin)距離的(de)(de)延長(chang)或通(tong)信(xin)速率的(de)(de)提高，其不良(liang)影響會越(yue)來越(yue)嚴(yan)重，主要原因是(shi)信(xin)號在(zai)各(ge)支路末(mo)端反射后與原信(xin)號疊加(jia)，會造成(cheng)信(xin)號質量下降(jiang)。

第二，應注意(yi)總(zong)線(xian)(xian)特性阻(zu)抗(kang)的(de)(de)連(lian)續性，在阻(zu)抗(kang)不(bu)連(lian)續點(dian)就會發生信號(hao)的(de)(de)反射(she)。下面幾種(zhong)情況易產生這種(zhong)不(bu)連(lian)續性：總(zong)線(xian)(xian)的(de)(de)不(bu)同(tong)區(qu)段采(cai)用了不(bu)同(tong)電纜，某一(yi)段總(zong)線(xian)(xian)上有過(guo)多收發器緊靠在一(yi)起安裝(zhuang)；過(guo)長的(de)(de)分支(zhi)線(xian)(xian)引出到總(zong)線(xian)(xian)。總(zong)之，應該提供一(yi)條單一(yi)、連(lian)續的(de)(de)信號(hao)通道作為(wei)總(zong)線(xian)(xian)。

5.RS422與RS485傳輸線匹配

一般(ban)終(zhong)端(duan)匹(pi)配采用終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)方法(fa)，RS422在(zai)(zai)總線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)的(de)遠端(duan)并接(jie)(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)，RS485則(ze)應(ying)在(zai)(zai)總線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)的(de)開始和末端(duan)都并接(jie)(jie)終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)。終(zhong)接(jie)(jie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)一般(ban)在(zai)(zai)RS422網(wang)絡(luo)中取100Ω，在(zai)(zai)RS485網(wang)絡(luo)中取120Ω，相(xiang)當于電(dian)(dian)纜(lan)(lan)特性(xing)阻(zu)(zu)(zu)(zu)抗的(de)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)，因為大多數雙(shuang)絞(jiao)線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)特性(xing)阻(zu)(zu)(zu)(zu)抗為100耀200Ω。