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串口通讯接口标准简介

kaiser
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2011-05-31

  目前,常用几种串行通讯的接口形式是RS-232-C、RS-485和RS-422。这三种接口形式主要区别在电平形式和物理接口。以下将对这三种接口一一进行介绍。
  ? RS-232-C
  RS232接口是1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。DB25的串口一般只用到的管脚只有2(RXD)、3(TXD)、7(GND)这三个。随着设备的不断改进,现在DB25口已经很少看到了,代替它的是DB9的接口,DB9所用到的管脚有所变化,是2(RXD)、3(TXD)、5(GND)这三个。因此现在都把RS232接口叫做DB9。
  在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即-5——-15V对应逻辑"1",+5——+15V对应逻辑"0" 。通常低至+3V的信号作为逻辑"0",高到-3V的信号作为逻辑"1"
  由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:
  1) 接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片。
  2) 与TTL电平不兼容,需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
  3) 传输速率较低,在异步传输时,波特率最高为20Kbps;
  4) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。
  5) 传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,现场实际应用也只能到15米左右。
  针对RS-232-C的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准——RS-422、RS-485。
  ? RS-422
  RS-422接口是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS422接口基础上制定了RS-485标准,增加了多点双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。
  RS422接口标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线(GND),共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS422接口支持点对多的双向通信。RS422接口的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
  ? RS-485
  1) RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2—6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2—6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL 电路连接。
  2) RS-485的数据最高传输速率为10Mbps
  3) RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好。
  4) RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达3000米。另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器, 即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器,即具有多站能力。这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
  因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。
  很多使用者容易将通讯协议和通讯接口形式混淆。例如Modbus,它只是一种协议而已,并不是只有RS-485接口才能使用,RS232也能使用,不过就只能一主一从了,做不到一主多从的多站网络式通讯了。
  (以上所说传输距离都是理想状态下,实际使用受现场环境影响较大,仅供参考)

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