RS422、RS485串行通訊標準總結(jié)

1、.RS422、RS485串行通訊標準總結(jié)RS232、RS422、RS485串行通訊標準總結(jié)2010-04-09 09：55 RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標準，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(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，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-422由RS-232發(fā)展而來，它是為彌補RS-232之不足而提出的。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，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

2、多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/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、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/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作前綴稱謂。RS232接口就是串口，電腦機箱后方的9芯插座，旁邊一般有"|O|O|"樣標識。一般機箱有兩個，新

3、機箱有可能只有一個。筆記本電腦有可能沒有。有很多工業(yè)儀器將它作為標準通信端口。通信的內(nèi)容與格式一般附在儀器的用戶說明書中。計算機與計算機或計算機與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。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。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

4、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(shù)標準"該標準規(guī)定采用一個25個腳的DB25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。(1)接口的信號內(nèi)容實際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號內(nèi)容見附表1所示(2)接口的電氣特性在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關(guān)系。即：邏輯"1"，-5-15V；邏輯"0"+5-+15V。噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至

5、+3V的信號作為邏輯"0"，高到-3V的信號作為邏輯"1"(3)接口的物理結(jié)構(gòu)RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端.一些設備與PC機連接的RS-232-C接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即"發(fā)送數(shù)據(jù)"、"接收數(shù)據(jù)"和"信號地"。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。(4)傳輸電纜長度由RS-232C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

6、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)定允許碼元畸變?yōu)?0%而得出附表2的實驗結(jié)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，每對由22#AWG組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。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。1.RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS是英文"推薦標準"的縮寫，232為標識號，C表示修改次數(shù)。RS

7、-232-C總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標準規(guī)定，驅(qū)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

8、般用于20m以內(nèi)的通信。2.RS-485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485串行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)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。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。以往，PC與智能設備通訊多借助RS232、RS485、以太網(wǎng)等方式，主要取決于設備的接口規(guī)范。但

9、RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設備類型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設備聯(lián)成的設備網(wǎng)中，如果設備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)的設備間要想互通信息只有通過"主(Master)"設備中轉(zhuǎn)才能實現(xiàn)，這個主設備通常是PC，而這種設備網(wǎng)中只允許存在一個主設備，其余全部是從(Slave)設備。而現(xiàn)場總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測

10、、鏈路維護等問題。RS485與RS232僅僅是通訊的物理協(xié)議(即接口標準)有區(qū)別，RS485是差分傳輸方式，RS232是單端傳輸方式，但通訊程序沒有太多的差別。PC機上已經(jīng)配備有RS232，直接使用就行了，若使用RS485通訊，只要在RS232端口上配接一個RS232轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換頭就可以了，不需要修改程序。典型的串行通訊標準是RS232和RS485.它們定義了電壓,阻抗等.但不對軟件協(xié)議給予定義區(qū)別于RS232,RS485的特性包括：1.RS-485的電氣特性：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)

11、V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。2.RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 3.RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。4.RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網(wǎng)絡。因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站

12、能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9(孔)，與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9(針)。RS485編程串口協(xié)議只是定義了傳輸?shù)碾妷?，阻抗等，編程方式和普通的串口編程一樣！RS-232與RS-422之間轉(zhuǎn)換原理和接法通常我們對于視頻服務器、錄像機、切換臺等直接播出、切換控制主要使用串口進行，主要使用到RS-232、RS-422與RS-485三種接口控制。下面就串口的接口標準以及使用和外部插件和電纜進行探討。RS-

13、232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。例如：視頻服務器都帶有多個RS422串行通訊接口，每個接口均可通過RS422通訊線由外部計算機控制實現(xiàn)記錄與播放。視頻服務器除提供各種控制硬件接口外，還提供協(xié)議接口，如RS422接口除支持RS422的Profile協(xié)議外，還支持Louth、Odetics、BVW等通過RS422控制的協(xié)議。RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標準，都是由電子工業(yè)協(xié)會(EIA)制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布。RS-422由RS-232發(fā)展而來，為改

14、進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100Kbps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(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/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、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。1.S-232串行接口標準目前RS-232是PC機與

15、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(shù)據(jù)信號是相對于信號地。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5+15V，負電平在-5-15V電平。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從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，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20Kb

16、ps。RS-232是為點對點(即只用一對收、發(fā)設備)通訊而設計的，其驅(qū)動器負載為3k7k。所以RS-232適合本地設備之間的通信。2.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(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的正電平在+2+6V，是一個邏輯狀態(tài)，負電平在-2V6V，是另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地C，在RS-485中還有一"使能"端，而在RS-422中這是可用可不用的。"使能"端是用于控制發(fā)送驅(qū)動器與傳

17、輸線的切斷與連接。當"使能"端起作用時，發(fā)送驅(qū)動器處于高阻狀態(tài)，稱作"第三態(tài)"，即它是有別于邏輯"1"與"0"的第三態(tài)。(2)RS-422電氣規(guī)定由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個主設備(Master)，其余為從設備(Salve)，從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。RS-422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)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

18、手)或硬件方式(一對單獨的雙絞線)實現(xiàn)。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米)，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100Kbps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1Mbps。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(guī)定由于RS-485是從RS-422基礎上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都

19、采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485串行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)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。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。RS-4

20、85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滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動器可以用在RS-422網(wǎng)絡中應用。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10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。(4)RS-422與RS-485的網(wǎng)絡安裝注意要點RS-422可支持10個節(jié)點，RS-485支持32個節(jié)點，因

21、此多節(jié)點構(gòu)成網(wǎng)絡。網(wǎng)絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡。在構(gòu)建網(wǎng)絡時，應注意如下幾點：*采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。*應注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線?？傊?，應該提供一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。二串口插口種類及轉(zhuǎn)換串口是一種接口標準，它規(guī)定了接口的電氣標準，簡單說只是物理層的一個標準。沒有規(guī)定接口插件電纜以

22、及使用的協(xié)議，所以只要我們使用的接口插件電纜符合串口標準就可以在實際中靈活使用，在串口接口標準上使用各種協(xié)議進行通訊及設備控制。以上我們了解了串口的協(xié)議，而我們?nèi)粘９ぷ髦薪佑|最多的是實際的一些設備的外部接口，我們?nèi)绾螐耐庑紊暇椭浪悄欠N接口呢?制作線纜各針腳如何定義?上面我們知道了串口RS-232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。從我們實際工作中碰到的使用最多的插口有三種DB9 DB25 RJ45，上面三種插口插件都可以用作串口插口插件，也可以通過線纜進行插口之間的轉(zhuǎn)換。下面我們就三種插口的針腳定

23、義分別說明，三個插口之間的轉(zhuǎn)換也只要按照插口定義的線纜跳接即可。*DB9(9腳插口插座)，如圖2。9針串口功能如表1。*DB25(25腳插口插座)，如圖3。25針串口功能如表2。*還有一種插口是RJ45，比如湖北臺使用的品尼高mss1600、mss700視頻服務器的編解碼板控制口都為串口，插口是RJ45的，而播控機的串口插口是DB9，因此我們就需要使用轉(zhuǎn)換線纜。轉(zhuǎn)換線纜的針腳定義如圖4。RS485半雙工接法為：RX+和TX+并聯(lián)為Data+；RX-和TX-并聯(lián)為Data-。RS485全雙工/RS422接法為：FULL和GND短接；信號線為RX+，TX+，RX-，TX-，可根據(jù)需要連接GND。三

24、串口的擴展串口的擴展，我們知道一般一臺計算機有兩個串口，而對于一臺播控計算機需要控制的設備遠遠不止兩臺設備，我們需要同時控制視頻服務器，錄像機、切換臺、字幕機等各種設備。所以我們就需要對串口進行擴展，我們可以使用串口擴展卡對串口進行擴展，比如我們在播控系統(tǒng)中使用的串口擴展卡MOXA CI-134。MOXA CI-134是專為工業(yè)環(huán)境通信應用設計的RS-422/485四串口卡。它支持4個獨立的RS-422/485串口，在一對多點的通信應用下，最多可控制128個設備。為使RS-485 2線半雙工操作變得更加簡單，每片CI-134卡都具有數(shù)據(jù)流向自動控制(ADDC)，不需軟件操作。因此，在Windo

25、ws應用下不需額外的編碼就能控制RS-485半雙工協(xié)議。為達到工業(yè)環(huán)境對高可靠性產(chǎn)品的要求，本系列產(chǎn)品提供可選擇的光電隔離(2 KV)和浪涌保護(25 KV ESD)功能。該產(chǎn)品特點包括：可選擇光電隔離(2KV)和浪涌保護(25KV ESD)功能；提供數(shù)據(jù)流向自動控制ADDC(Automatic Data Direction Control)功能；RS-485數(shù)據(jù)控制l：ADDC或通過RTS控制；內(nèi)建終端電阻；采用芯片硬件流量控制，保證數(shù)據(jù)不流失；采用先進ASIC設計，返修率低；支持眾多常見的操作系統(tǒng)。四串口在播出控制系統(tǒng)中的應用我們知道串口RS232有效傳輸距離為15米，RS-422的最大傳

26、輸距離為4000英尺(約1219米)，最大傳輸速率為10Mbps。我們播控中使用的錄像機如DVCPRO、IMX控制接口有RS232、RS422多個接口供選擇，如果使用pin9則為RS422接口，視頻服務器編解碼口控制都是RS422接口，只是插口為RJ45不是DB9的，需要轉(zhuǎn)換線纜進行轉(zhuǎn)換。因此我們在控制中根據(jù)以上特性可以靈活使用，我們由于主備控制切換的需要，以及距離的考慮統(tǒng)一選用RS422倒換開關(guān)進行倒換，控制RS422倒換開關(guān)的為RS232控制接口，這個直接由播控機本身的COM口來控制倒換開關(guān)進行倒換，其他控制錄像機、切換臺、視頻服務器編解碼卡使用MOXA卡擴展的RS422接口進入RS422

27、倒換開關(guān)進行倒換?？刂茍D如圖5。整個系統(tǒng)中只有RS422倒換開口控制是播控機的COM(RS232)口控制，其他都是MOXA卡擴展的RS422接口，由于應急開關(guān)需要RS232所以在應急開關(guān)前面加了一個RS422轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換器。通過控制線播控機可以及時發(fā)出播控指令，也可以隨時讀取錄像機、切換臺、還有視頻服務器的狀態(tài)。以上只是播控機房的系統(tǒng)控制圖。上載、總控機房的系統(tǒng)控制大致和這相同。RS422總線、RS485和RS422電路原理基本相同，都是以差動方式發(fā)送和接受，不需要數(shù)字地線。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因，這正是二者與RS232的根本區(qū)別，因為RS232是單端輸入輸出，雙工工

28、作時至少需要數(shù)字地線、發(fā)送線和接受線三條線(異步傳輸)，還可以加其它控制線完成同步等功能。RS422通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，而RS485只能半雙工工作，發(fā)收不能同時進行，但它只需要一對雙絞線。以上三種接口各有缺點，在實際工作中可以根據(jù)需要靈活選用。計算機控制在廣電播控系統(tǒng)中運用會越來越廣泛，而且隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化也會不斷提高，系統(tǒng)也會更加龐大，這就要求我們能更深入了解計算機的基礎理論，這樣才能更深入的了解系統(tǒng)，維護系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，更好的保障安全播出。參考資料：市場上的RS-232轉(zhuǎn)RS-485的轉(zhuǎn)換器，無源與有源兩種無源一般只是轉(zhuǎn)換，有源的轉(zhuǎn)換器除了實現(xiàn)232和485的轉(zhuǎn)換，還能保證兩者之間電氣隔離！因為485的線路往