RS232、RS485和RS422介紹與比較

　　1、RS-232的歷史和作用

　　在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。RS-232-C接口（又稱EIARS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。（“RS-232-C”中的“-C”只不過表示RS-232的版本，所以與“RS-232”簡稱是一樣的）它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是"數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)"該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的DB-25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。后來IBM的PC機(jī)將RS-232簡化成了DB-9連接器，從而成為事實標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。

　　2、RS-232接口的電氣特性

　　在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯"1"為-3到-15V；邏輯"0"為+3到+15V。

　　RS-232-C最常用的9條引線的信號內(nèi)容如下所示：

　　1 　　數(shù)據(jù)載波檢測 　DCD
　　2 　　接收數(shù)據(jù) 　　　RXD
　　3 　　發(fā)送數(shù)據(jù) 　　　TXD
　　4 　　數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 　DTR
　　5 　　信號地 　　　　GND
　　6 　　數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR
　　7　　 請求發(fā)送 　　　RTS
　　8 　　清除發(fā)送 　　　CTS
　　9 　　振鈴指示 　　　BELL

　　3、RS-232接口的物理結(jié)構(gòu)

　　RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-9插頭座，通常插頭在DCE端，插座在DTE端。PC機(jī)的RS-232口為9芯針插座。而波士RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器的RS-232為DB-9孔插頭。

　　一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232接口，因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線，即"發(fā)送數(shù)據(jù)TXD"、"接收數(shù)據(jù)RXD"和"信號地GND"。RS-232傳輸線采用屏蔽雙絞線。

　　4、RS-232傳輸電纜長度

　　由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為50英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠(yuǎn)超過50英尺，美國DEC公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?0%而得出下面實驗結(jié)果。其中1號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723內(nèi)有三對雙絞線，每對由22#AWG組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為DECP.NO.9105856-04是22#AWG的四芯電纜。

　　經(jīng)過許多年來RS-232器件以及通信技術(shù)的改進(jìn)，RS-232的通信距離已經(jīng)大大增加。波士電子的RS-232增強(qiáng)器可以將普通的RS-232口的通信距離直接延長到1000米。

二、RS-485接口

　　1、RS-485的電氣特性：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"。

　　2、RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。但是由于RS-485常常要與PC機(jī)的RS-232口通信，所以實際上一般最高115.2Kbps。又由于太高的速率會使RS-485傳輸距離減小，所以往往為9600bps左右或以下。

　　3、RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾性好。

　　4、RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為1200米（9600bps時），實際上可達(dá)3000米，RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器、即RS-485具有多機(jī)通信能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根信號線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS-485的國際標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定RS485的接口連接器標(biāo)準(zhǔn)、所以采用接線端子或者DB-9、DB-25等連接器都可以。波士RS-485接口是事實工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　5、采用RS485接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？

　　答：在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線經(jīng)，從發(fā)生器到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。最大電纜長度與信號速率的關(guān)系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜（線徑為0.51mm），線間旁路電容為52。5PF/M，終端負(fù)載電阻為100歐時所得出。（引自GB11014-89附錄A）。當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV時，則電纜長度被限制在1200M。實際上，在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。當(dāng)使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例如：當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，最大電纜長度是200m，若采用19AWG電纜（線徑為0。91mm）則電纜長度將可以大于200m；若采用28AWG電纜（線徑為0。32mm）則電纜長度只能小于200m。

　　RS-485的遠(yuǎn)距離通信建議采用屏蔽電纜，并且將屏蔽層作為地線。

三、RS-422接口

　　RS-422的電氣性能與RS-485完全一樣。主要的區(qū)別在于：

　　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)（全雙工）。

　　RS-485有2根信號線：發(fā)送和接收都是A和B。由于RS-485的收與發(fā)是共用兩根線所以不能夠同時收和發(fā)（半雙工）。

　　能否將RS-422的Y-A短接作為RS-485的A、將RS-422的Z-B短接作為RS-485的B呢？回答：不一定。條件是RS-422必須是能夠支持多機(jī)通信的。波士電子的所有接口轉(zhuǎn)換器的RS-422口都能夠支持全雙工多機(jī)通信，所以可以這樣簡單轉(zhuǎn)換為RS-485。

四、RS-485比RS-232-C接口相比有何特點？

　　答：由于RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點：

　?。?）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

　　（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps?，F(xiàn)在由于采用新的UART芯片16C550等，波特率達(dá)到115.2Kbps。

　?。?）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

　?。?）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50米，實際上也只能用在15米左右。

　?。?）RS-232只允許一對一通信，而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器。