RS232和485通信的波形分析

一、串行數(shù)據(jù)的格式
異步串行數(shù)據(jù)的一般格式是：起始位+數(shù)據(jù)位+停止位，其中起始位1 位，數(shù)據(jù)位可以是5、6、7、8位，停止位可以是1、1.5、2位。

起始位是一個(gè)值為0的位，所以對(duì)于正邏輯的TTL電平，起始位是一位時(shí)間的低電平；停止位是值為1的位，所以對(duì)于正邏輯的TTL電平，停止位是高電平。線路路空閑或者數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，對(duì)于正邏輯的TTL電平，線路總是1。對(duì)于負(fù)邏輯(如RS-232電平)則相反。

例如，對(duì)于16進(jìn)制數(shù)據(jù)55aaH，當(dāng)采用8位數(shù)據(jù)位、1位停止位傳輸時(shí)，它在信號(hào)線上的波形如圖1(TTL電平)和圖2(RS-232電平)所示。 （先傳第一個(gè)字節(jié)55，再傳第二個(gè)字節(jié)aa，每個(gè)字節(jié)都是從低位向高位逐位傳輸）

圖1 TTL電平的串行數(shù)據(jù)幀格式(55aah)

圖2 RS-232電平的串行數(shù)據(jù)幀格式(55aah)

二、根據(jù)波形圖計(jì)算波特率
如圖3是圖1在示波器中的顯示示意，其中灰色線是示波器的時(shí)間分度線，此時(shí)假設(shè)是200us/格。

圖3 波特率計(jì)算示意圖

可以看了，第一個(gè)字節(jié)的10位(1位起始位，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位)共占約1.05ms，這樣可計(jì)算出其波特率約為：

10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

如果上圖中的時(shí)間軸是100us/格，同樣可以計(jì)算出波特率應(yīng)是19200bit/s。

當(dāng)通訊不正常，又能觀察到波形時(shí)，就可根據(jù)上述方法，從波形圖計(jì)算一下波特率是否正確。

三、根據(jù)波形圖判斷RS-485收發(fā)數(shù)據(jù)的正確與否
RS-485是一種半雙工的串行通訊方式（RS-422為全雙工），485電平芯片所以要正確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，必需保證控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的同步，否則要么發(fā)送數(shù)據(jù)丟失，要么接收數(shù)據(jù)可能丟失。

RS-485發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的正確時(shí)序如圖4所示。

圖4 RS-485的正確發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)序

在圖4中，發(fā)送控制信號(hào)的寬度基本與數(shù)據(jù)信號(hào)的寬度一致，所以能保證發(fā)送數(shù)據(jù)的正確和發(fā)送后及時(shí)轉(zhuǎn)為接收。

圖5 和圖6 分別是控制信號(hào)太短和控制信號(hào)太長的情況。

圖5 RS-485控制信號(hào)太短時(shí)的時(shí)序

圖6 RS-485控制信號(hào)太短時(shí)的時(shí)序

在圖5中，由于控制信號(hào)關(guān)閉過早，則第二個(gè)字節(jié)的后兩位將發(fā)送錯(cuò)誤；在圖6中，由于控制信號(hào)關(guān)閉過遲，使485芯片在發(fā)送數(shù)據(jù)后，不能及時(shí)轉(zhuǎn)到接收狀態(tài)，此時(shí)總線若有數(shù)據(jù)過來，則本單元將不能正確接收。

總結(jié)：只要掌握上述波形分析方法，任何異步串行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送問題，基本都可以得到解決。