RS232RS485串口電平標(biāo)準(zhǔn)

1、 RS232RS485串電平標(biāo)準(zhǔn)RS-232上的之，由(Electronic Industries Association ，EIA) 所制定的標(biāo)準(zhǔn)接。通常 RS-232 接以9個(gè) (DB-9) 或是25個(gè)引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，般個(gè)上會有兩組 RS-232 接，分別稱為 COM1 和 COM2。后來IBM的PC機(jī)將RS232簡化成了DB-9連接器，從成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)控制的RS-232般只使RXD、TXD、GND三條線。EIA-RS-232C對電特性、 和各種信號線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V-15V邏輯0(SPACE)=+3+15V在RTS、CTS

2、、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V+15V信號效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V-15V以上規(guī)定說明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對 的 。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號）的電平于+3V；對于 ；接通狀態(tài)（ON）即信號有效的電平于+3V，斷開狀態(tài)（OFF）即信號效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的 于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3+3V之間的電壓意義，低于-15V或于+15V的電壓也認(rèn)為意義，因此，實(shí)際作時(shí)，應(yīng)保證電平在-3V-15V或+3V+15V之間。25芯1 屏蔽地線2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD3 接收數(shù)

3、據(jù) RXD4 發(fā)送請求RTS5 發(fā)送清除 CTS6 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR7 信號地 SG8 載波檢測 DCD9 發(fā)送返回（+)10 未11 數(shù)據(jù)發(fā)送（-)1217 未18 數(shù)據(jù)接收（+)19 未20 準(zhǔn)備好 DTR21 未22 振鈴 RI2324 未25 接收返回（-) 針腳1信號DCDRXDTXDDTRSGNDDSRRTSCTSRI定義作載波檢測接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號地23456數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好請求發(fā)送清除發(fā)送振鈴提789Ring Indicator缺點(diǎn)（1）接的信號電平值較，易損壞接電路的 ，因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使電平轉(zhuǎn)換電路能與TTL電路連接。（2） 較低，在 時(shí)， 為20Kb

4、ps；因此在 中，綜合程序波特率只能采19200，也是這個(gè)原因。（3）接使根信號線和根信號返回線構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)共模擾，所以抗噪聲擾性弱。（4）傳輸距離有限，最傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能在15左右。注：51單機(jī)的串是全雙的，并不是說在單向傳輸?shù)臅r(shí)候，根傳數(shù)據(jù)另根傳時(shí)鐘。RS485通訊接RS485采差分信號負(fù)邏輯，+2V+6V表“0”，- 6V- 2V表“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙通訊式，兩線制是半雙通訊式。RS485和RS232樣都是基于串的通訊接，數(shù)據(jù)收發(fā)的操作是致的，但是它們在實(shí)際應(yīng)中通訊模式卻有著很的區(qū)別，RS232接為全雙數(shù)

5、據(jù)通訊模式，RS485接為半雙數(shù)據(jù)通訊模式，數(shù)據(jù)的收發(fā)不能同時(shí)進(jìn)，為了保證數(shù)據(jù)收發(fā)的不沖突，硬件上是通過向切換來實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)也要求軟件上必須將收發(fā)的過程嚴(yán)格地分開。由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接，有兩種法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路：（1）通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串RS232信號轉(zhuǎn)換成RS485信號，對于情況較復(fù)雜的業(yè)環(huán)境最好是選防浪涌帶隔離柵的產(chǎn)品。（2）通過PCI多串卡，可以直接選輸出信號為RS485類型的擴(kuò)展卡。RS485接組成的半雙絡(luò)，般是兩線制（以前有四線制接法，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信式，現(xiàn)很少采），多采屏蔽雙絞線傳輸。這種接線式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同總線上最

6、多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信絡(luò)中般采的是主從通信式，即個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡單地對雙絞線將各個(gè)接的“A”、“B”端連接起來。RS485接連接器采DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接采DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接RS485采DB-9（針）。RS-485接的最傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)1219，另外RS-232接在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能。RS-485接在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能,這樣戶可以利單的RS-485接便地建起設(shè)備絡(luò)。因?yàn)镽S485接組成的半雙絡(luò)，般只需根連線（般叫AB線），所

7、以RS485接均采屏蔽雙絞線傳輸。TTL電平是3.3V的，RS232是負(fù)邏輯電平，它定義+5+12V為低電平，-12-5V為電平。Uart串的RXD、TXD等般直接與處理器芯的引腳相連，RS232串的RXD、TXD等般需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換(通常由Max232等芯進(jìn)電平轉(zhuǎn)換)才能接到處理器芯的引腳上，否則這么的電壓很可能會把芯燒壞。我們平時(shí)所的電腦的串就是RS232的，當(dāng)我們在做電路作時(shí)，應(yīng)該注意下外設(shè)的串是Uart類型的還是RS232類型的，如果不匹配，應(yīng)當(dāng)找個(gè)轉(zhuǎn)換線(通常這根轉(zhuǎn)換線內(nèi)有塊類似于Max232的芯做電平轉(zhuǎn)換作的)，可不能盲地將兩串相連。 串接串簡稱，也稱接或串通訊接（通常指COM接）

8、，是采串通信式的擴(kuò)展接?？偸龅膬煞N最基本的式：同步串通信式和異步串通信式。同步串是指SPI（Serial Peripheral interface ）的縮寫，顧名思義就是 。SPI總線系統(tǒng)是種同步 ，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串式進(jìn)通信以交換信息，TRM450是SPI接。異步串是指UART （Universal Asynchronous Receiver/Transmitter ），通異步接收/發(fā)送。UART是個(gè)并輸成為串輸出的芯，通常集成在主板上。 UART包含TTL電平的和電平的串 。 TTL電平是3.3V的，RS232是負(fù)邏輯電平，它定義+5+12V為低電平，-12-5V為電平。串接

9、按電標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來分包括RS-232-C、 、RS485等。 RS-232-C、RS-422與標(biāo)準(zhǔn)只對接的電特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。電平標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在常的電平標(biāo)準(zhǔn)有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，還有些速度較的LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。下簡單介紹下各的供電電源、電平標(biāo)準(zhǔn)以及使注意事項(xiàng)。、TTL電平TTL電平信號被利的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表采進(jìn)制規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯1，0V等價(jià)于邏輯0，這被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之

10、間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL集成電路的全名是晶體管-晶體管邏輯集成電路（Transistor-Transistor Logic),Vcc：5V；VOH=2.4V；VOL=2V；VIL=2.4V；VOL=2V；VIL=2.0V；VOL=1.7V；VIL=0.7V。TTL使注意：TTL電平般過沖都會較嚴(yán)重，可能在始端串22歐或33歐電阻；TTL電平輸腳懸空時(shí)是內(nèi)部認(rèn)為是電平。要下拉的話應(yīng)1k以下電阻下拉。TTL電平長距離傳輸不了，抗擾不，衰減也。長距離傳輸過程只能RS232電平或者485電平，后者更遠(yuǎn)，在發(fā)送部分將TTL轉(zhuǎn)換后，傳輸，接收部分再將傳輸電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。TTL作為邏輯電平很好，但是長

11、距離傳輸確實(shí)能有限。、CMOS電平COMS集成電路是互補(bǔ)對稱屬氧化物半導(dǎo)體（Compiementary symmetry metal oxide semicoductor）集成電路的英縮寫，電路的許多基本邏輯單元都是增強(qiáng)型PMOS晶體管和增強(qiáng)型NMOS管按照互補(bǔ)對稱形式連接的，靜態(tài)功耗很。COMS電路的供電電壓VDD范圍較在+5+15V均能正常作，電壓波動允許10，當(dāng)輸出電壓于VDD-0.5V時(shí)為邏輯1，輸出電壓低于VSS+0.5V(VSS為數(shù)字地)為邏輯0。CMOS電路輸出電平約為0.9Vcc，輸出低電平約為0.1Vcc當(dāng)輸電壓于VDD-1.5V時(shí)為邏輯1，輸電壓低于VSS+1.5V(VSS

12、為數(shù)字地)為邏輯0。CMOS電路中不適的輸端不能懸空，否則邏輯混亂三、RS-232、RS-422與RS-485RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對接的電特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上戶可以建的層通信協(xié)議。 RS-232、RS-422與RS-485都是串?dāng)?shù)據(jù)接標(biāo)準(zhǔn)，都是由電業(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)展來，為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了種平衡通信接，將傳輸速率提到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（速率低于100Kbps時(shí)），并允許在條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。

13、RS-422是種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)范圍，EIA于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS- 485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動能和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。1. RS-232串接標(biāo)準(zhǔn)前RS-232是PC機(jī)與通信業(yè)中應(yīng)最泛的種串接。RS-232被定義為種在低速率串通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸式，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(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)

14、時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5+15V，負(fù)電平在-5-15V電平。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，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2V3V左右，所以其共模抑制能差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最為約15，最速率為20Kbps。RS-232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只對收、發(fā)設(shè)備）通訊設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動器負(fù)載為3k7k。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。2. RS-422與RS-485串接標(biāo)準(zhǔn)（1）平衡傳輸RS-422、RS-485與RS-232不樣，數(shù)據(jù)信號采差分傳輸式，也稱

15、作平衡傳輸，它使對雙絞線，將其中線定義為A，另線定義為B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的正電平在+2+6V，是個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2V6V，是另個(gè)邏輯狀態(tài)。另有個(gè)信號地C，在RS-485中還有“使能”端，在RS-422中這是可可不的?！笆鼓堋倍耸怯诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作時(shí)，發(fā)送驅(qū)動器處于阻狀態(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電規(guī)定由于接收器采輸阻抗和發(fā)送驅(qū)動器RS232更強(qiáng)的驅(qū)動能，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，

16、所以RS-422持點(diǎn)對多的雙向通信。RS-422四線接由于采單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件式（XON/XOFF握）或硬件式（對單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。RS-422的最傳輸距離為4000英尺（約1219），最傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反，在100Kbps速率以下，才可能達(dá)到最傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最速率傳輸。般100長的雙絞線上所能獲得的最傳輸速率僅為1Mbps。RS-422需要終接電阻，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，即般在300以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最

17、遠(yuǎn)端。（3）RS-485電規(guī)定由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展來的，所以RS-485許多電規(guī)定與RS-422相仿。如都采平衡傳輸式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采線與四線式，線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為到上千時(shí)，泛采RS-485 串總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模擾的能。加上總線收發(fā)器具有靈敏度，能檢測低200mV的電壓，故傳輸信號能在千以外得到恢復(fù)。 RS-485采半雙作式，任何時(shí)候只能有點(diǎn)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于多點(diǎn)互連時(shí)常便，可以省掉許多信號線。應(yīng)RS-48

18、5 可以聯(lián)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-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+12V之間，RS-422在-7V+7V之間;RS-485滿所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動器可以在RS-422絡(luò)中應(yīng)。RS-485與RS-422樣，其最傳輸距離約為1219，最傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反，在100Kbps速率以下，才可能使規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最速率傳輸。般100長雙絞線最傳輸速率僅為1Mbps。（4）RS-422與RS-485的絡(luò)安裝注意要點(diǎn)RS-422可持10

19、個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成絡(luò)。絡(luò)拓?fù)浒悴山K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不持環(huán)形或星形絡(luò)。在構(gòu)建絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下點(diǎn)：* 采條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)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(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)信號的反射。下列種情況易產(chǎn)這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采了不同電纜，或某段總線上有過多收發(fā)器緊靠在起安裝，再者是過長的分線引出到總線?？傊?，應(yīng)該提供條單、連續(xù)的信號通道作為總線。四、LVDS電平 LVDS（Low Voltage Differential Signal）即低電壓差分信號，L

20、VDS接稱RS644總線接，是20世紀(jì)90年代才出現(xiàn)的種數(shù)據(jù)傳輸和接技術(shù)。LVDS的典型作原理如圖1所。最基本的LVDS器件就是LVDS驅(qū)動器和接收器。LVDS的驅(qū)動器由驅(qū)動差分線對的電流源組成，電流通常為3.5 mA。LVDS接收器具有很的輸阻抗，因此驅(qū)動器輸出的部分電流都流過100 的匹配電阻，并在接收器的輸端產(chǎn)約350 mV的電壓。當(dāng)驅(qū)動器翻轉(zhuǎn)時(shí)，它改變流經(jīng)電阻的電流向，因此產(chǎn)有效的邏輯“1”和邏輯“0”狀態(tài)。LVDS技術(shù)在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中被定義：ANSI/TIA/EIA644 (1995年11通過)和IEEE P1596.3 (1996年3通過)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中都著重定義了LVDS的電特性，包

21、括：低擺幅（約為350 mV）。低電流驅(qū)動模式意味著可實(shí)現(xiàn)速傳輸。ANSI/TIA/EIA644建議了655 Mb/s的最速率和1.923 Gb/s的失真通道上的理論極限速率。低壓擺幅。恒流源電流驅(qū)動，把輸出電流限制到約為3.5 mA左右，使跳變期間的尖峰擾最，因產(chǎn)的功耗常。這允許集成電路密度的進(jìn)步提，即提了PCB板的效能，減少了成本。具有相對較慢的邊緣速率（dV/dt約為0.300 V/0.3 ns,即為1 V/ns）,同時(shí)采差分傳輸形式，使其信號噪聲和EMI都為減少，同時(shí)也具有較強(qiáng)的抗擾能。所以，LVDS具有速、超低功耗、低噪聲和低成本的優(yōu)良特性。LVDS的應(yīng)模式可以有四種形式：單向點(diǎn)對點(diǎn)

22、（point to point），這是典型的應(yīng)模式。雙向點(diǎn)對點(diǎn)（point to point），能通過對雙絞線實(shí)現(xiàn)雙向的半雙通信?？梢杂蓸?biāo)準(zhǔn)的LVDS的驅(qū)動器和接收器構(gòu)成；但更好的辦法是采總線LVDS驅(qū)動器，即BLVDS,這是為總線兩端都接負(fù)載設(shè)計(jì)的。多分形式(multidrop)，即個(gè)驅(qū)動器連接多個(gè)接收器。當(dāng)有相同的數(shù)據(jù)要傳給多個(gè)負(fù)載時(shí)，可以采這種應(yīng)形式。 多點(diǎn)結(jié)構(gòu)（multipoint）。此時(shí)多點(diǎn)總線持多個(gè)驅(qū)動器，也可以采BLVDS驅(qū)動器。它可以提供雙向的半雙通信，但是在任時(shí)刻，只能有個(gè)驅(qū)動器作。因發(fā)送的優(yōu)先權(quán)和總線的仲裁協(xié)議都需要依據(jù)不同的應(yīng)場合，選不同的軟件協(xié)議和硬件案。為了持LVDS

23、的多點(diǎn)應(yīng)，即多分結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，2001年新推出的多點(diǎn)低壓差分信號（MLVDS）國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA/EIA8992001，規(guī)定了于多分結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的MLVDS器件的標(biāo)準(zhǔn)，前已有些MLVDS器件世。LVDS技術(shù)的應(yīng)領(lǐng)域也漸普遍。在速系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)背板互連和電纜傳輸應(yīng)中，驅(qū)動器、接收器、收發(fā)器、并串轉(zhuǎn)換器/串并轉(zhuǎn)換器以及其他LVDS器件的應(yīng)正益泛。接芯供應(yīng)商正推進(jìn)LVDS作為下代基礎(chǔ)設(shè)施的基本構(gòu)造模塊，以持機(jī)基站、中局交換設(shè)備以及絡(luò)主機(jī)和計(jì)算機(jī)、作站之間的互連。五、ECL電平、PECL電平和LVPECL電平ECL(EmitterCoupled Logic)即射極耦合邏輯，是帶有射隨輸出結(jié)構(gòu)

24、的典型輸輸出接電路，如圖2所。ECL電路的最特點(diǎn)是其基本門電路作在飽和狀態(tài)，因此ECL稱為飽和性邏輯。也正因?yàn)槿绱?，ECL電路的最優(yōu)點(diǎn)是具有相當(dāng)?shù)乃俣?。這種電路的平均延遲時(shí)間可達(dá)個(gè)ns數(shù)量級甚更少。傳統(tǒng)的ECL以VCC為零電壓，VEE為-5.2 V電源，VOH=VCC-0.9 V=-0.9 V，VOL=VCC-1.7 V=-1.7 V，所以ECL電路的邏輯擺幅較（僅約0.8 V）。當(dāng)電路從種狀態(tài)過渡到另種狀態(tài)時(shí)，對寄電容的充放電時(shí)間將減少，這也是ECL電路具有開關(guān)速度的重要原因。另外，ECL電路是由個(gè)差分對管和對射隨器組成的，所以輸阻抗，輸出阻抗，驅(qū)動能強(qiáng)，信號檢測能，差分輸出，抗共模擾能強(qiáng)；但是由于單元門的開關(guān)管對是輪流導(dǎo)通的，對整個(gè)電路來講沒有“截”狀態(tài)，所以電路的功耗較。如果省掉ECL電路中的負(fù)電源，采正電源的系統(tǒng)(