RS232、RS485、RS422通訊協(xié)議簡介

（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準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。RS-232-C 接口（又稱EIA RS-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)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準”該標準規(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機將RS232 簡化成了DB-9 連接器，從而成為事實標準。而工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND 三條線。
（2） RS-232 接口的電氣特征
在RS-232-C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。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

DB-9 1 2 3 4 56 7 8 9
DB-25 8 3 2 20 7 6 4 5 22
定義 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTD CTS RI
（3） RS-232 接口的物理結構
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 機的RS-232 口為9 芯針插座。一些設備與PC 機連接的RS-232 接口，因為不使用對方的傳送控制信號，只需要三條接口線，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-232-C 標準規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50 英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，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超過50 英尺，美國DEC 公司曾規(guī)定容許畸變?yōu)?0%而得出下面實驗結果。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，每對有22#AWG 組成，其外覆以屏蔽線。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。
DEC 公司的實驗結果
波特率bps 1 號電纜傳輸距離（米） 2 號電纜傳輸距離（米）
110 1500 900
300 1500 900
1200 900 900
2400 300 150
4800 300 75
9600 75 75
經(jīng)過許多年來RS-232 器件以及通信技術的改進，RS-232 的通信距離已經(jīng)大大增加。RS-232 增強器可以將普通的RS-232 口的通信距離延長到1000 米。
二、什么是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+（2 至6）V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差-（2 至6）V 表示。接收端：A 比B 高200mV 以上即認為是邏輯“1”，A 比B 低200mV 以上即認為是邏輯“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準為1200 米（9600bps 時），實際上可達3000米，RS-485 接口在總線上是容許連接多達128 個收發(fā)器、即RS-485 具有多機通信功能，這樣用戶可以利用單一的RS-485 接口方便的建立起網(wǎng)絡。因為RS-485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡，一般只需二根信號線，所以RS-485 接口均采用雙絞線傳輸。RS-485 的國際標準并沒有規(guī)定RS-485 的接口連接器標準、所以采用接線端子或者DB-9、DB-25 等連接器都可以。
5、 采用RS-485 接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？
在使用RS-485 接口時，對于特定的傳輸線經(jīng)，從發(fā)生器到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所容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系曲線是使用24AWG 銅芯雙絞電話電纜（線經(jīng)為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100 歐時所得出的。（引自GB11014-89 附錄A）。當數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S 以下時，假定最大容許的信號損失為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。當使用不同線經(jīng)的電纜，則取得的最大電纜長度是不相同的。例如：當數(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（線經(jīng)為0.91mm）則電纜長度將可以大于200m；若采用28AWG 電纜（線經(jīng)為0.32mm），則電纜長度只能小于200m。
RS-485 的遠距離通信建議采用屏蔽電纜，并且將屏蔽層作為地線。
三、什么是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 有兩根數(shù)據(jù)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，所以不能同時收和發(fā)（半雙工）。
四、RS-485 比RS-232-C 接口相比有何特點？
答：由于RS-232 接口標準出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點：
（1） 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。現(xiàn)在由于采用了新的UART芯片，波特率達到115.2Kbps。
（3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。
（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 米，實際上也只能用在15 米左右。
（5） RS-232 只容許一對一的通信，而RS-485 接口在總線上是容許連接多達128 個收發(fā)器。