串口簡(jiǎn)介

一、串口簡(jiǎn)介
RS-232、RS-422與RS-485都是串行數據接口標準，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì )（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布，命名為EIA-232-E，作為工業(yè)標準，以保證不同廠(chǎng)家產(chǎn)品之間的兼容。RS-422由RS-232發(fā)展而來(lái)，它是為彌補RS-232之不足而提出的。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，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(cháng)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線(xiàn)上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，被命名為T(mén)IA/EIA-422-A標準。為擴展應用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅動(dòng)能力和沖突保護特性，擴展了總線(xiàn)共模范圍，后命名為T(mén)IA/EIA-485-A標準。由于EIA提出的建議標準都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習慣將上述標準以RS作前綴稱(chēng)謂。
RS-232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎上用戶(hù)可以建立自己的高層通信協(xié)議。因此在視頻界的應用，許多廠(chǎng)家都建立了一套高層通信協(xié)議，或公開(kāi)或廠(chǎng)家獨家使用。如錄像機廠(chǎng)家中的Sony與松下對錄像機的RS-422控制協(xié)議是有差異的，視頻服務(wù)器上的控制協(xié)議則更多了，如Louth、Odetis協(xié)議是公開(kāi)的，而ProLINK則是基于Profile上的。
二、RS-232串行接口標準
目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。
收、發(fā)端的數據信號是相對于信號地，如從DTE設備發(fā)出的數據在使用DB25連接器時(shí)是2腳相對7腳（信號地）的電平。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數據時(shí)，發(fā)送端驅動(dòng)器輸出正電平在+5～+15V，負電平在-5～-15V電平。當無(wú)數據傳輸時(shí)，線(xiàn)上為T(mén)TL，從開(kāi)始傳送數據到結束，線(xiàn)上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線(xiàn)上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只用一對收、發(fā)設備）通訊而設計的，其驅動(dòng)器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。其有關(guān)電氣參數參見(jiàn)下表。
規定 RS232 RS422 R485
工作方式 單端 差分 差分
節點(diǎn)數 1收、1發(fā) 1發(fā)10收 1發(fā)32收
最大傳輸電纜長(cháng)度 50英尺 400英尺 400英尺
最大傳輸速率 20Kb/S 10Mb/s 10Mb/s
最大驅動(dòng)輸出電壓 +/-25V -0.25V～+6V -7V～+12V
驅動(dòng)器輸出信號電平 +/-5V～+/-15V +/-2.0V +/-1.5V
驅動(dòng)器輸出信號電平 +/-25V +/-6V +/-6V
驅動(dòng)器負載阻抗(Ω) 3K～7K 100 54
擺率(最大值) 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(mén)限 +/-3V +/-200mV +/-200mV
接收器輸入電阻(Ω) 3K～7K 4K(最小) ≥12K
驅動(dòng)器共模電壓 -3V～+3V -1V～+3V
接收器共模電壓 -7V～+7V -7V～+12V
三、RS-422與RS-485串行接口標準
1．平衡傳輸
RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信號采用差分傳輸方式，也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為A，另一線(xiàn)定義為B。
通常情況下，發(fā)送驅動(dòng)器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負電平在-2～6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的�！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅動(dòng)器與傳輸線(xiàn)的切斷與連接。當“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱(chēng)作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。
接收器也作與發(fā)送端相對的規定，收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線(xiàn)將AA與BB對應相連，當在收端AB之間有大于+200mV的電平時(shí)，輸出正邏輯電平，小于-200mV時(shí)，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線(xiàn)上的電平范圍通常在200mV至6V之間。
2．RS-422電氣規定
RS-422標準全稱(chēng)是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。實(shí)際上還有一根信號地線(xiàn)，共5根線(xiàn)。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動(dòng)器比RS232更強的驅動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節點(diǎn)，最多可接10個(gè)節點(diǎn)。即一個(gè)主設備（Master），其余為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）。RS-422四線(xiàn)接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數據方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線(xiàn)）實(shí)現。
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(xiàn)的長(cháng)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(cháng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。
3．RS-485電氣規定
由于RS-485是從RS-422基礎上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現真正的多點(diǎn)雙向通信。
而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現點(diǎn)對多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進(jìn)， 無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設備。
RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k，RS-422是4k；RS-485滿(mǎn)足所有RS-422的規范，所以RS-485的驅動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò )中應用。
RS-485有關(guān)電氣規定參見(jiàn)表1。
RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線(xiàn)的長(cháng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長(cháng)的電纜長(cháng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(cháng)雙絞線(xiàn)最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-485需要2個(gè)終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線(xiàn)的兩端。

RS422 RS485的區別與應用
RS-485電氣規定
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(xiàn)的長(cháng)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(cháng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。
RS-485電氣規定
由于RS-485是從RS-422基礎上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現真正的多點(diǎn)雙向通信。
而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現點(diǎn)對多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設備。
RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k，RS-422是4k；RS-485滿(mǎn)足所有RS-422的規范，所以RS-485的驅動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò )中應用。

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