485通讯--原理

485 通讯原理 典型的串行通讯标准是 RS232 和 RS485.它们定义了电压,阻抗等.但不对软件协议给予定义 区别于 RS232, RS485 的特性包括： 1. RS-485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（26） V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（26）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。 RS485 接口连接器采用 DB-9 的 9 芯插头座,与智能终端 RS485 接口采用 DB-9（孔）,与键盘连接的键盘接口 RS485 采用DB-9（针）。RS485 编程 串口协议只是定义了传输的电压，阻抗等，编程方式和普通的串口编程一样！RS-232 与 RS-422 之间转换原理和接法通常我们对于视频服务器、录像机、切换台等直接播出、切换控制主要使用串口进行，主要使用到 RS-232、RS-422 与 RS-485 三种接口控制。下面就串口的接口标准以及使用和外部插件和电缆进行探讨。RS-232、RS-422 与 RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。例如：视频服务器都带有多个 RS422 串行通讯接口，每个接口均可通过 RS422 通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。 视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口，如 RS422 接口除支持 RS422 的 Profile 协议外，还支持 Louth、Odetics 、BVW 等通过 RS422 控制的协议。RS-232、RS-422 与 RS-485 都是串行数据接口标准，都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在 1962 年发布。RS-422 由 RS-232 发展而来，为改进 RS-232 通信距离短、速率低的缺点，RS-422 定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到 10Mbps，传输距离延长到 4000 英尺（速率低于 100Kbps 时），并允许在一条平衡总线上连接最多 10 个接收器。RS-422 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 RS-422 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。1. S-232 串行接口标准 目前 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232 被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的 RS-232 信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5+15V，负电平在-5-15V 电平。当无数据传输时，线上为 TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL 电平到 RS-232 电平再返回 TTL 电平。接收器典型的工作电平在+3+12V 与-3-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为 2V 至 3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约 15 米，最高速率为 20Kbps。RS-232 是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为 3k7k。所以 RS-232 适合本地设备之间的通信。2. RS-422 与 RS-485 串行接口标准（1）平衡传输RS-422、RS-485 与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为 A，另一线定义为 B。通常情况下，发送驱动器 A、B 之间的正电平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2V6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地 C，在 RS-485 中还有一“使能”端，而在 RS-422 中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。（2）RS-422 电气规定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 RS-422 支持点对多的双向通信。RS-422 四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF 握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。RS-422 的最大传输距离为 4000 英尺（约 1219 米），最大传输速率为 10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100Kbps 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 1Mbps。RS-422 需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在 300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。（3）RS-485 电气规定由于 RS-485 是从 RS-422 基础上发展而来的，所以 RS-485 许多电气规定与 RS-422 相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485 可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485 总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用 RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV 的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485 采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485 用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用 RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联 32 台驱动器和 32 台接收器。 RS-485与 RS-422 的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485 是-7V 至+12V 之间，而 RS-422 在-7V 至+7V之间;RS-485 满足所有 RS-422 的规范，所以 RS-485 的驱动器可以用在 RS-422 网络中应用。RS-485 与RS-422一样，其最大传输距离约为 1219 米，最大传输速率为 10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps 速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般 100 米长双绞线最大传输速率仅为 1Mbps。（4）RS-422 与 RS-485 的网络安装注意要点RS-422 可支持 10 个节点，RS-485 支持 32 个节点，因此多节点构成网络。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：* 采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。* 应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。二 串口插口种类及转换串口是一种接口标准，它规定了接口的电气标准，简单说只是物理层的一个标准。没有规定接口插件电缆以及使用的协议，所以只要我们使用的接口插件电缆符合串口标准就可以在实际中灵活使用，在串口接口标准上使用各种协议进行通讯及设备控制。以上我们了解了串口的协议，而我们日常工作中接触最多的是实际的一些设备的外部接口，我们如何从外形上就知道它是那种接口呢？制作线缆各针脚如何定义？上面我们知道了串口 RS-232、RS-422 与RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。从我们实际工作中碰到的使用最多的插口有三种 DB9 DB25 RJ45，上面三种插口插件都可以用作串口插口插件，也可以通过线缆进行插口之间的转换。下面我们就三种插口的针脚定义分别说明，三个插口之间的转换也只要按照插口定义的线缆跳接即可。* DB9（9 脚插口插座），如图 2。9 针串口功能如表 1。* DB25（25 脚插口插座），如图 3。25 针串口功能如表 2。* 还有一种插口是 RJ45，比如湖北台使用的品尼高 mss1600、mss700 视频服务器的编解码板控制口都为串口，插口是 RJ45 的，而播控机的串口插口是 DB9，因此我们就需要使用转换线缆。转换线缆的针脚定义如图 4。RS485 半双工接法为：RX+ 和 TX+ 并联为 Data+；RX- 和 TX- 并联为 Data-。RS485 全双工/RS422 接法为：FULL 和 GND 短接；信号线为 RX+，TX+，RX-，TX-，可根据需要连接 GND。三 串口的扩展串口的扩展，我们知道一般一台计算机有两个串口，而对于一台播控计算机需要控制的设备远远不止两台设备，我们需要同时控制视频服务器，录像机、切换台、字幕机等各种设备。所以我们就需要对串口进行扩展，我们可以使用串口扩展卡对串口进行扩展，比如我们在播控系统中使用的串口扩展卡 MOXACI-134。MOXA CI-134 是专为工业环境通信应用设计的 RS-422/485 四串口卡。它支持 4 个独立的 RS-422/485串口，在一对多点的通信应用下，最多可控制 128 个设备。为使 RS-485 2 线半双工操作变得更加简单，每片CI-134 卡都具有数据流向自动控制（ADDC），不需软件操作。因此，在 Windows 应用下不需额外的编码就能控制 RS-485 半双工协议。为达到工业环境对高可靠性产品的要求，本系列产品提供可选择的光电隔离（2 KV）和浪涌保护（25 KV ESD）功能。该产品特点包括：可选择光电隔离（2KV）和浪涌保护（25KV ESD）功能；提供数据流向自动控制 ADDC（Automatic Data Direction Control）功能；RS-485 数据控制 l: ADDC 或通过 RTS 控制；内建终端电阻；采用芯片硬件流量控制，保证数据不流失；采用先进 ASIC 设计，返修率低；支持众多常见的操作系统。四 串口在播出控制系统中的应用我们知道串口 RS232 有效传输距离为 15 米， RS-422 的最大传输距离为 4000 英尺（约 1219 米），最大传输速率为 10Mbps。我们播控中使用的录像机如 DVCPRO、IMX 控制接口有 RS232、RS422 多个接