RS232,RS422,RS485的由來

RS232,RS422,RS485都是(shi)串(chuan)行數據接口(kou)標準，最初都是(shi)由(you)美(mei)國電子工(gong)業協會（EIA）制定并發(fa)布的。

RS232在1962年(nian)發布，命名為EIA-232-E，作為工業(ye)標準(zhun)以(yi)保證不同廠商產品(pin)之間的兼容。

RS422由RS232發展而(er)來，為(wei)改進RS232通信距離(li)短、速率(lv)低的(de)缺點，RS422定義(yi)了一(yi)種(zhong)平衡通信接(jie)口，將傳(chuan)輸(shu)速率(lv)提(ti)高(gao)到(dao)10MB/s，傳(chuan)輸(shu)距離(li)延長到(dao)4000英尺(chi)（1219.2m）（速率(lv)低于100KB/s時），并允許在一(yi)條平衡總線上連接(jie)最多10個接(jie)收器。RS422是一(yi)種(zhong)單(dan)機(ji)(ji)發送、多機(ji)(ji)接(jie)收的(de)單(dan)向、平衡傳(chuan)輸(shu)規范，被命名為(wei)TIA/EIA-422-A。

為(wei)(wei)擴(kuo)展應用范圍(wei)，EIA又于1983年在RS422的基(ji)礎(chu)上制定了RS485標準(zhun)，增加了多點、雙向通(tong)信能(neng)力(li)，即允許多個發送器(qi)連接到同(tong)一條總(zong)線上，同(tong)時(shi)增加了發送器(qi)的驅動能(neng)力(li)和沖突(tu)保護特性，擴(kuo)展了總(zong)線共模范圍(wei)，后命(ming)名(ming)為(wei)(wei)TIA/EIA-485-A。由(you)于EIA提出的建議(yi)標準(zhun)都(dou)是以(yi)RS作為(wei)(wei)前(qian)綴(zhui)，所以(yi)在工(gong)業(ye)通(tong)信領域，仍(reng)然(ran)習慣(guan)將(jiang)上述標準(zhun)以(yi)RS作為(wei)(wei)前(qian)綴(zhui)稱(cheng)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(xie)標準只對接(jie)口的電氣特性(xing)做出規定，而不涉(she)及接(jie)插(cha)件、電纜或(huo)協(xie)議(yi)，在此基礎上用戶(hu)可(ke)以建立自己(ji)的高(gao)層(ceng)通信協(xie)議(yi)。

RS232串行接口標準

RS232標(biao)準(zhun)協(xie)議的全(quan)稱是(shi)EIA-RS232標(biao)準(zhun)，其中EIA代(dai)(dai)表美(mei)國電(dian)子工業協(xie)會，RS代(dai)(dai)表推薦標(biao)準(zhun)，232是(shi)標(biao)識號。它規定(ding)了連接電(dian)纜和機(ji)械(xie)、電(dian)氣(qi)特(te)性，信號功能(neng)及傳送過(guo)程。

RS232標準最初是為(wei)遠(yuan)程通(tong)信連(lian)接數據終端設備DTE與數據通(tong)信設備DCE而制(zhi)定(ding)(ding)的(de)。RS232標準中(zhong)所提到的(de)“發送(song)”和(he)“接收”，都是站在DTE的(de)立場(chang)上(shang)，而不是站在DCE的(de)立場(chang)上(shang)來定(ding)(ding)義(yi)的(de)。由于在計算機系統中(zhong)，往往是CPU和(he)I/O設備之(zhi)間傳送(song)信息(xi)，兩者都是DTE，因此雙(shuang)方(fang)都能發送(song)和(he)接收。

目前RS232是(shi)PC機與通信(xin)工業(ye)中(zhong)應用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速(su)率串行通信(xin)中(zhong)增(zeng)加通信(xin)距離的單端標準。RS232采取(qu)不(bu)平衡傳輸方式(shi)，即(ji)所謂單端通信(xin)，如下圖。

1.RS232電氣特性

EIA-RS232對電氣特性、邏輯(ji)電平和(he)各(ge)種信號線功能都作(zuo)了規定。

在TxD和RxD上：

邏輯1（MARK）=-3~-15V

邏輯0（SPACE）=+3~+15V

在RTS，CTS，DSR，DTR和DCD等控制線上：

信號有效（接(jie)通，ON狀態，正電壓）=+3~+15V

信號無效（斷通，OFF狀(zhuang)態，負電壓）=-3~-15V

2.RS232連接器的機械特性

連(lian)(lian)接(jie)器(qi)(qi)：由于RS232并未定義連(lian)(lian)接(jie)器(qi)(qi)的(de)(de)物理特性，因此，出現了DB-25，DB-15，DB-9各(ge)種類(lei)型(xing)的(de)(de)連(lian)(lian)接(jie)器(qi)(qi)，其引腳的(de)(de)定義也(ye)各(ge)不相(xiang)同。早(zao)期的(de)(de)PC機和XT機采(cai)用(yong)(yong)DB-25連(lian)(lian)接(jie)器(qi)(qi)、AT機及(ji)(ji)以后普遍(bian)使用(yong)(yong)的(de)(de)DB-9。在研華工控(kong)機及(ji)(ji)工控(kong)模(mo)塊的(de)(de)應用(yong)(yong)也(ye)都采(cai)用(yong)(yong)了DB-9。DB-9接(jie)口定義如下圖(tu)。

RS232 DB-9接口定義

接口(kou)定義(yi)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(du)：在通信速率(lv)低于(yu)20KB/s時(shi)，RS232所直接連接的最(zui)大物理距離為15m。實際(ji)應(ying)用中，當使用9600B/s，普通雙絞屏蔽線時(shi)，距離可達(da)30耀(yao)35m。

當通信(xin)距離較近時，只需(xu)使(shi)用少(shao)數幾根信(xin)號(hao)線(xian)(xian)就可實現(xian)數據通信(xin)，最簡單的情況(kuang)下只需(xu)3根線(xian)(xian)（發送(song)線(xian)(xian)、接收線(xian)(xian)、信(xin)號(hao)地線(xian)(xian)）便(bian)可實現(xian)全(quan)雙工異(yi)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(yi)樣(yang)，數據信號(hao)采用差分傳(chuan)輸方(fang)式，也稱(cheng)作平衡傳(chuan)輸，它使用一(yi)對雙絞(jiao)線(xian)，傳(chuan)輸方(fang)式如下圖。

 
RS422/485通信

RS485的(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)傳送出(chu)去(qu)時會分為正負兩條線路(lu)，當到(dao)達接(jie)收端(duan)(duan)時，再將(jiang)(jiang)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)相減(jian)還(huan)原(yuan)成(cheng)原(yuan)來的(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)。如(ru)果將(jiang)(jiang)原(yuan)始(shi)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)表示成(cheng)DT，而(er)被分開的(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)表示成(cheng)D+和D-，則原(yuan)始(shi)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)與離散的(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)由傳送端(duan)(duan)送出(chu)去(qu)時的(de)運(yun)算關系(xi)如(ru)下：DT=（D+）-（D-）。同樣，接(jie)收端(duan)(duan)在接(jie)收到(dao)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)后，也按照上(shang)式將(jiang)(jiang)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)還(huan)原(yuan)成(cheng)原(yuan)來的(de)樣子。

在RS485中(zhong)(zhong)還有一個使能(neng)端(duan)(duan)，而在RS422中(zhong)(zhong)這是(shi)可用可不用的。使能(neng)端(duan)(duan)用于控(kong)制(zhi)發送驅動器(qi)與(yu)(yu)傳輸線的切(qie)斷與(yu)(yu)連接。當(dang)使能(neng)端(duan)(duan)起作(zuo)用時，發送驅動器(qi)處(chu)于高阻狀態(tai)，稱作(zuo)第3態(tai)，即它是(shi)有別于邏輯1與(yu)(yu)0的第3態(tai)。

2.RS422電氣規定

RS422標準全稱是“平衡電(dian)(dian)壓數(shu)字接口電(dian)(dian)路(lu)的電(dian)(dian)氣特性”，它定義了(le)接口電(dian)(dian)路(lu)的特性。如(ru)下圖

RS422 DB-9接口定義定義

由于(yu)接(jie)(jie)收器采(cai)用高輸入阻抗和發(fa)送(song)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器，比RS232具有更強的(de)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)能力，故允許在相同傳(chuan)輸線(xian)上連接(jie)(jie)多個接(jie)(jie)收接(jie)(jie)點(dian)(dian)，最(zui)多可接(jie)(jie)10個接(jie)(jie)點(dian)(dian)。即一個主(zhu)設(she)備（Master），其余為從(cong)(cong)設(she)備（Slave），從(cong)(cong)設(she)備之(zhi)間不能通信(xin)，所以RS422支持點(dian)(dian)對(dui)多的(de)雙(shuang)(shuang)向通信(xin)。RS4224線(xian)接(jie)(jie)口由于(yu)采(cai)用單(dan)獨的(de)發(fa)送(song)和接(jie)(jie)收通道，因(yin)而不必控(kong)制數據方向，各裝置之(zhi)間任何必需的(de)信(xin)號交換(huan)均可以按軟件(jian)方式（XON/XOFF握手）或(huo)硬件(jian)方式（一對(dui)單(dan)獨的(de)雙(shuang)(shuang)絞線(xian)）實現(xian)。

RS422的(de)最大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)(ju)離為1219.2m，最大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)速(su)(su)率為10MB/s。其平(ping)衡雙絞(jiao)(jiao)線(xian)的(de)長(chang)度與(yu)傳(chuan)輸(shu)(shu)速(su)(su)率成(cheng)反比，在(zai)100KB/s速(su)(su)率以下(xia)，才可能達到(dao)最大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)(ju)離。只有在(zai)很(hen)短的(de)距(ju)(ju)離下(xia)才能獲(huo)得最高速(su)(su)率傳(chuan)輸(shu)(shu)。一般100m長(chang)的(de)雙絞(jiao)(jiao)線(xian)上所能獲(huo)得的(de)最大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)速(su)(su)率僅為1MB/s。

RS422需要(yao)一個終接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)，要(yao)求其(qi)阻(zu)值約等于傳輸(shu)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)的特(te)性電(dian)(dian)阻(zu)。在近(jin)距離傳輸(shu)時可不(bu)需終接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)，即一般(ban)在300m以下不(bu)需終接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)。終接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)接(jie)在傳輸(shu)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)的最遠端。

3.RS485電氣(qi)規定

由于(yu)RS485是(shi)從RS422基(ji)礎上(shang)發展而來的(de)(de)，所以RS485許(xu)多電氣規定與RS422相似，如(ru)都采用平衡(heng)傳輸方(fang)式(shi)(shi)，都需要(yao)在傳輸線上(shang)接(jie)終接(jie)電阻等。RS485可(ke)以采用2線與4線方(fang)式(shi)(shi)，2線制(zhi)可(ke)實現真正(zheng)的(de)(de)多點(dian)雙向通(tong)信。而采用4線連接(jie)時，與RS422一樣只(zhi)能實現點(dian)對多的(de)(de)通(tong)信，即只(zhi)能有(you)一個(ge)主設備(bei)(bei)（Master），其余為從設備(bei)(bei)（Slave），但它比(bi)RS422有(you)改進，無論4線還是(shi)2線連接(jie)方(fang)式(shi)(shi)總線上(shang)最多可(ke)接(jie)到32個(ge)設備(bei)(bei)。

RS485有關電氣規定見表
 

RS485與RS422的(de)不同(tong)還在(zai)于其共模輸出電壓是(shi)不同(tong)的(de)，RS485是(shi)-7V到+12V之(zhi)(zhi)間，而RS422在(zai)-7V至(zhi)+7V之(zhi)(zhi)間，RS485接收器最小輸入(ru)阻抗為12kΩ，而RS42是(shi)4kΩ；RS485滿足所有RS422的(de)規范，所以(yi)RS485的(de)驅(qu)動器可以(yi)在(zai)RS422網絡中(zhong)應(ying)用。

RS485與RS422一樣，其最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)距離(li)(li)約為1219m，最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)速(su)率(lv)(lv)為10MB/s。平衡雙(shuang)絞線的長(chang)度(du)與傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)速(su)率(lv)(lv)成反比，在100KB/s速(su)率(lv)(lv)以下，才可能使用規定(ding)最(zui)長(chang)的電纜長(chang)度(du)。只有在很短的距離(li)(li)下才能獲得最(zui)高速(su)率(lv)(lv)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)。一般100m長(chang)的雙(shuang)絞線最(zui)大(da)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)速(su)率(lv)(lv)僅為1MB/s。

RS485需要兩(liang)個終接(jie)電阻(zu)，其阻(zu)值要求等于傳(chuan)(chuan)輸(shu)電纜的(de)特性電阻(zu)。在(zai)短(duan)距離傳(chuan)(chuan)輸(shu)時可不(bu)需終接(jie)電阻(zu)，即(ji)一般在(zai)300m以下不(bu)需要終接(jie)電阻(zu)。終接(jie)電阻(zu)接(jie)在(zai)傳(chuan)(chuan)輸(shu)電纜的(de)兩(liang)端。

由(you)于(yu)RS485是(shi)半雙工通(tong)信(xin)，發送和(he)接(jie)收采用分時的(de)方式，系統(tong)需要判(pan)定是(shi)發送還是(shi)接(jie)收。對于(yu)無“數據流(liu)向自動(dong)感知(zhi)”功能(neng)的(de)RS485通(tong)信(xin)口(kou)，需要軟件通(tong)過RTS握(wo)手(shou)信(xin)號(hao)進行通(tong)知(zhi)，編(bian)程較(jiao)煩瑣，因此RS485串口(kou)通(tong)信(xin)卡(ka)一般都增加了專門的(de)“數據流(liu)向自動(dong)感知(zhi)”功能(neng)，使RS485軟件的(de)開(kai)發與RS232完全相同。

4.RS422與RS485的網絡安裝注意要點

RS422可支(zhi)持10個節(jie)點(dian)，RS485支(zhi)持32個節(jie)點(dian)，因此多節(jie)點(dian)構成網絡(luo)。網絡(luo)拓(tuo)撲(pu)一般采(cai)用終端匹配的總線型結構，不(bu)支(zhi)持環型或星型網絡(luo)。在(zai)構建網絡(luo)時(shi)，應注意(yi)以下兩點(dian)。

第一，采用一條雙絞線(xian)電纜(lan)作為總線(xian)，將各(ge)個(ge)節點串接(jie)起來，從總線(xian)到每(mei)個(ge)節點的引(yin)出線(xian)長度應盡量短，以便使引(yin)出線(xian)中的反(fan)射信號對總線(xian)信號的影響最低。

RS422/485節點連接方式

實際應(ying)用中常見的(de)(de)一些(xie)錯誤連(lian)接方式(shi)（a，c，e）和正(zheng)確(que)的(de)(de)連(lian)接方式(shi)（b，d，f）。a，c，e這3種網絡連(lian)接盡(jin)管不(bu)正(zheng)確(que)，在(zai)(zai)短距離、低(di)速(su)率(lv)時仍可(ke)能正(zheng)常工作，但隨著通信(xin)距離的(de)(de)延長或通信(xin)速(su)率(lv)的(de)(de)提高，其不(bu)良影響會越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)重，主要原(yuan)因(yin)是信(xin)號在(zai)(zai)各支路末端反射(she)后與原(yuan)信(xin)號疊加(jia)，會造成信(xin)號質量下降。

第二，應(ying)注(zhu)意(yi)總(zong)線特(te)性(xing)阻(zu)抗的連(lian)續性(xing)，在阻(zu)抗不(bu)(bu)連(lian)續點就會發生信號的反(fan)射(she)。下面幾(ji)種(zhong)情況易產(chan)生這(zhe)種(zhong)不(bu)(bu)連(lian)續性(xing)：總(zong)線的不(bu)(bu)同區段采用了不(bu)(bu)同電纜，某一(yi)段總(zong)線上有過多(duo)收發器緊靠在一(yi)起安裝；過長的分支(zhi)線引出到總(zong)線。總(zong)之(zhi)，應(ying)該(gai)提供一(yi)條單一(yi)、連(lian)續的信號通(tong)道作為(wei)總(zong)線。

5.RS422與RS485傳輸線匹配

一般終(zhong)(zhong)(zhong)端(duan)(duan)(duan)匹配采用終(zhong)(zhong)(zhong)接(jie)(jie)(jie)電(dian)阻(zu)(zu)方法，RS422在總線電(dian)纜(lan)(lan)的遠端(duan)(duan)(duan)并接(jie)(jie)(jie)電(dian)阻(zu)(zu)，RS485則應在總線電(dian)纜(lan)(lan)的開始和末(mo)端(duan)(duan)(duan)都并接(jie)(jie)(jie)終(zhong)(zhong)(zhong)接(jie)(jie)(jie)電(dian)阻(zu)(zu)。終(zhong)(zhong)(zhong)接(jie)(jie)(jie)電(dian)阻(zu)(zu)一般在RS422網絡(luo)中(zhong)取100Ω，在RS485網絡(luo)中(zhong)取120Ω，相當于電(dian)纜(lan)(lan)特性阻(zu)(zu)抗(kang)的電(dian)阻(zu)(zu)，因為大(da)多數雙絞線電(dian)纜(lan)(lan)特性阻(zu)(zu)抗(kang)為100耀200Ω。