RS232RS422与RS485标准及应用.docx

RS-232、RS-422 与 RS-485 标准及应用一、RS・232、RS-422 与 RS・485 的由来RS-232. RS-422与RS・485部是串行数据接口标准，最初都是由电了工业协会(EIA) 制订并发布的,RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂 家产品Z间的兼容RS-422 Ftl RS-232发展而来，它是为弥补RS-232 Z不足而提出的为 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10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s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标准为扩展应川范围,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 送器的驷动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范I札 后命名为TIA/EIA-485-A标准由 于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准 以RS作前缀称谓。

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因此在视频界的应用，许多厂家 都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用如录像机厂家中的Sony与松下对录 像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odctis 协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的二、RS-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252423DB25鉴麗器引腾DTR 201918171615141312H1O987654321网GNDDSRCTSRTS喙GND收、发端的数据信号是相对于信号地，如从DTE设备发岀的数据在使用DB25连接器 时是2脚相对7脚（信号地）的电平,DB25各引脚定义参见图lo典型的RS-232信号在正 负电平Z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朿，线上电平从TTL电平到RS-232 电平再返冋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20kb/so 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3〜7kQ所以RS-232适合木地设备Z间的通信其有关电 气参数参见表lo观定RS232RS422R485工作方式单端| 11 盂节点数1收、1发11 1发10收1发32收最大传输电缆长度50英尺400英尺400英尺最大传输速率20Kb/S1 OMb/s1 OMb/s最大驱动输出电压+/-25V-0.25V 〜+6V-7V 〜+12V驱动器输出信号电平（负载最小值）负载+/-5V 〜+/-15V+/-2.0V+/-1.5V驱动器输出信号电平（空载垠大值）空载；+/-25V+/-6V+/-6V驱动器负载阻抗（Q）3K 〜7K10054摆率（故大值）30V/|isN/AN/A接收器输入电压范围+/-15V-10V〜+10V-7V 〜+12V接收器输入门限+/-3V+/-200mV+/-200mV接收器输入电ffi（Q）3K 〜7K4K（最小）>12K驱动•器共模电压-3V-+3V-IV—+3 V接收器共模电压-7V 〜+7V-7V 〜+12V表1三、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,如图2。

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・2~6V,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驶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“（F的第三 态接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连， 当在收端ABZ间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于・200mV时「，输出负逻 辑电平接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6VZ间参见图3♦200vr-20

接收器输 入阻抗为4k,故发端嚴大负载能力是10x4k+100Q （终接电阻）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）TX BRX B+9V图4G-发送驱动器 R-接收器 X-tt号地JL 一保护地或机箱地 GWG -电源地GNDRS-422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1 OOkb/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IMb/sRS-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故远端RS-422有关电气参数见表13. 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，参见图6。

而采用四线连接时，与RS-422 -样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接 到32个设备参见图7图6 图7RS-485与RS-422的不同还在于其共模输岀电圧是不同的，RS-485是至+12V Z 间，而RS-422在・7V至+7V Z间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑 鴨S-422是4k 健；I口峡梢运礴S-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有关电气规定参见表1RS-485与RS・422—样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s平衡 双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度 只有在很短的跖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IMb/SoRS-485需要2个终接电阻，其阻值要求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总线的两端四、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。

网络拓扌卜 一般采用终端匹配的总线熨结构,不支持环形或星形网络在构建网络时，应注意如下几点:1.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岀线 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图8所示为实际应用中 常见的一些错误连接方式（a, c, c）和正确的连接方式（b, d, f）a, c, c这三种网络 连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的 提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在备支路末端反射示与原信号蒂加，会造 成信号质量下降2.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Z,应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线图8五、RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配但在短距离与低速率下 可以不用考虑终端匹配那么在什么情况下不川考虑匹配呢？理论上，在每个接收数据信号 的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。

但这在实 际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样 的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上刃或下降时间）超过电信号 沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配例如具有限斜率特性的RS-485接 口 MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns,典型双绞线上的信号传输速率约为 0.2m/ns （24AWG PVC电缆），那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米, 采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配一般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及,RS-422在总线电缆的远端并接电阻, RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻终接电阻…般在RS-422网络中取 100Q,在RS-485网络中取120Q相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特 性阻抗大约在100〜1200这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功 率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配，如图9利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间讲行折衷。

还有种采用二极管的匹配方法，如图10这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的节能效果显著图9图10六、RS-422与RS-485的接地问题电了系统接地是很重要的，但常常被忽视接地处理不当往往会导致电了系统不能稳 定工作哄至危及系统安全RS-422与RS485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地 系统不合理会。