RS232，RS422和RS485知識整理

一、RS232

  RS-232-C是個人計算機上常用的通訊接口之一，由EIA所制定的異步傳輸標準接口。常見的RS-232接口通常以9針腳（DB9）或25針腳（DB25）的形態出現，而工業控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。

  采用差分信號負邏輯，邏輯“1”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示。

  RS-232-C標準規定，驅動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內的通信。具體通訊距離還與通信速率有關，例如，在9600pbs時，普通雙絞屏蔽線時，距離可達30-35米。

  接口使用信號線和GND與其他設備形成共地模式的通信，這種共地模式傳輸容易產生干擾，并且抗干擾性能也比較弱。EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平也都作了規定。

舉例說明RS-232 9針腳接口定義：

針腳接口

串口接線圖

二、RS422輸出

  RS-422由RS-232發展而來，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺（速率低于100kb/s時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，被命名為TIA/EIA-422-A標準。

  RS-422有4根信號線：兩根發送（Y、Z）、兩根接收（A、B）。由于RS-422的收與發是分開的所以可以同時收和發，所以RS-422定義為全雙工的，一般額外地多一根地線。由于接收器采用高輸入阻抗且發送驅動器比RS-232具有更強的驅動能力，所以允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點，即一個主設備（Master），其余為從設備（Slave），而從設備之間不能通信，故RS-422支持點對多的雙向通信。如接收器輸入阻抗為4k，故發端最大負載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）。

  RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為 1Mb/s。

三、RS485

  在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍。

  RS-485有2根信號線：發送和接收都是A和B，收發共用兩根線，所以不能夠同時收和發被定義為半雙工的。由于RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發送狀態，因此發送電路須由使能信號加以控制。

  發送端：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以上即認為是邏輯"1",A 比B 低200mV以上即認為是邏輯"0"。

  一個RS-485驅動器的驅動能力一般可以驅動32個接收器（即接收器為1/32單位負載）。如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點。既然繼承了RS-422，所以RS-485可以為全雙工的，現在大多數全雙工RS-485驅動/接收器對都是標：RS-422/RS-485的，因為全雙工RS-485的驅動/接收器可以用在RS422網絡。

  RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485采用平衡發送驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。

  連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：

  （1）共模干擾問題： RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作。當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。

  （2）EMI問題：發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。由于PC機默認的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路。            

  (3）通過RS232/RS485轉換電路將PC機串口RS232信號轉換成RS485信號，對于情況比較復雜的工業環境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產品。

  （4）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。