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  • 以SPI总线技术为基础,用微控制器S3C2450X和电平转换芯片MAX3088设计了一个RS-422接口电路,将SPI单端非平衡传输信号转换为RS-422差分信号。在保证SPI同步传输的高效性和高速性的同时,还增强了信号的抗干扰能力。
  • 摘 要: 以SPI总线技术为基础,用微控制器S3C2450X和电平转换芯片MAX3088设计了一个RS-422接口电路,将SPI单端非平衡传输信号转换为RS-422差分信号。在保证SPI同步传输的高效性和高速性的同时,还增强了信号的抗...
  • Rs232/rs485/rs422接口比较总结

    千次阅读 2016-09-07 17:40:38
    RS232 概述:RS-232是美国电子工业联盟(EIA)制定的串行数据通信的接口标准,全稱是EIA-RS-232(簡稱232,RS232)。目前很多台式电脑屁股后面还有它的接口。...常见的rs232是异步全双工接口同步的很

    RS232

    概述:RS-232是美国电子工业联盟(EIA)制定的串行数据通信的接口标准,全稱是EIA-RS-232(簡稱232,RS232)。目前很多台式电脑屁股后面还有它的接口。

     

    接口和连线:rs232最多有25个管脚,但是目前常见的是精简的9孔(针)接口,台式机上的就是。虽然如此,常用的只有三根线:写数据线、读数据线以及一个地线。常见的rs232是异步全双工接口,同步的很少用。但是rs232却只能点对点连接(只能1对1),无法组网。

     

    电气特性: 电气特性如下(RS-232C上传送的数字量采用负逻辑,且与地对称)。可见它的电压不和TTL兼容,因此单片机与上位机通信需要转换芯片。还有就是rs232要求接口能够承受-25~25V的电压而不损坏。

    TRANSMITTED SIGNAL 

    VOLTAGE LEVELS:

    Binary 0: +5 to +15 Vdc 

    (called a “space” or “on”)

    Binary 1:  -5 to -15 Vdc 

    (called a “mark” or “off”)

    -------------------------------

    RECEIVED SIGNAL 

    VOLTAGE LEVELS:

    Binary 0: +3 to +13 Vdc

    Binary 1:  -3 to -13 Vdc

     

    传输速度:典型的波特率是300, 1200, 2400, 9600(约为1K/s), 115200, 19200等bit/s。一般通信两端设备都要设为相同的波特率,但有些设备也可以设置为自动检测波特率。理论上的最大传输速率不超过460.8K.

    传输距离:驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

     

    字节帧数据结构:TTL空闲时是高电平,一位起始位(1),4~8位数据位。1~2位停止位(1)。可选的一个奇偶校验位(数据之后、停止位之前)

     

     

    RS485

    物理接口:

    RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。很多情况下,连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

     

    电器特性:逻辑“0”以两线间的电压差为+(2—6) V表示;逻辑“1”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。

     

    EIA-485仅仅规定了接受端和发送端的电气特性。它没有规定或推荐任何数据协议。EIA-485可以应用于配置便宜的广域网和采用单机发送,多机接受通信链接。它提供高速的数据通信速率。(10 m 时35 Mbit/s ;1200 m时 100 kbit/s1200 m)。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大,最多可以加八个中继,也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里。如果真需要长距离传输,可以采用光纤为传播介质,收发两端各加一个光电转换器,多模光纤的传输距离是5~10公里,而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

     

     

    EIA-485推荐使用在点对点网络中,线型,总线型,不能是星型,环型网络。理想情况下EIA-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。没有特性阻抗的话,当所有的设备都静止或者没有能量的时候就会产生噪声,而且线移需要双端的电压差。没有终接电阻的话,会使得较快速的发送端产生多个数据信号的边缘,这其中的一些是不正确的。之所以不能使用星型或者环型的拓扑结构是由于这些结构由不必要的反映,过低或者过高的终接电阻可以产生电磁干扰。

    EIA-485在使用四线时可以和EIA-422一样实现全双工。EIA-485可以实现真正的多点通信,在许多情况下并没有什么用处。在某些限制条件下EIA-485 和EIA-422可以实现相互的连接。

     

     

    rs422

    EIA-422(过去称为RS-422)是一系列的规定采用4线,全双工,差分传输,多点通信的数据传输协议

    和 RS-485 不同的是EIA-422不允许出现多个发送端而只能有多个接受端。

     

    距离、长度和节点数:接口的机械特性由EIA-530 或 EIA-449 规定,然而设备仅有在发送方和接受方成对出现时才存在。电缆的最高传输速率为 10 Mbit/s(长度 1.2 米时)或100 kbit/s(长度 1200 米时)。EIA-422不能实现象EIA-485那样的真正的多点通信,尽管只有一个发送端就可以连接10个接受端。

     

     

    总结一下:

    全双工:232、422.     半双工:485

    组网能力:422、485.

    速度和距离:422、485

    多点通信:485.

     

    规定                  RS232             RS422           R485
      工作方式              单端               差分              差分
      节点数               1收、1发         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/S            10Mb/s            10Mb/s
      最大驱动输出电压      +/-25V           -0.25V~+6V       -7V~+12V

     

    最后一问:为什么EIA/RS422不能进行多点通信呢?

    rs422是四线双口(接收端口两线,发送端口两线)。只有一台主机(master),主机的发送端口和所有从机的接收端口连接,主机的接收端口和所有的从机的发送端口相连。因此从机之间不能通信,从机只能发送给主机,也只能从主机接收。这属于一点对多点的通信。

    rs485采用四线制时也是只能一点对多点,但是当采用两线制时,所有的设备在拓扑结构上是对等的,任何两个设备都可以通信,成为了多点对多点的通信。

    需要指出的是,485协议本身很简单,没有总线总裁机制。没有数据格式定义。这些都留给芯片厂商自己定义。

     

    S-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接收器最小输入阻抗为12k,RS-422是4k;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。

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    一、串口是什么?

           串,串行的意思,就是按照时间的顺序做某件事情;口,接口;串口,能够按照时间的顺序来发送和接收数据的接口。比较直观的理解就是,串口通常用一根线来传输数据,可以想象一下,一根线上的数据只能是一位一位的传输,数据随着时间的节拍进行传输。串口传输也分为单工、半双工、全双工传输模式,其实也就是在原有的一根线上多加了几根线,来实现收发同时进行的,单从收或者发的角度看,还是只有一根线在发数据,一根线在收数据,而发送和接收在各自的线缆上都是串行传输数据的。

    单工:物理连接上只有一根线,方向上是单向的,也就是A->B,不能从B->A;

                                                           

    半双工:物理连接上只有一根线,但方向上是双向的,A->B,B->A,但收发不能同时进行;

                                                           

    全双工:物理连接上有两根线,单根线上的方向是单向的,只能发或者收,但两根线就可以组成一组收发,可以收发同时进行;

                                                           

    二、并口是什么?

           并,并行的意思,就是在同一时刻并行的做某件事情;口,接口;并口,能够在同一时刻并行来发送和接收数据的接口。比较直观的理解就是,并口通常采用多根线来传输数据,在同一时刻,单根线上的数据是按照时钟节拍来传输,但多根线可以同时按照时钟节拍来传输,比喻说,单根线的传输速率为1us传输一个bit,如果有10根线来同时传输,也就是1us可以传输10bit的数据,相比于单根线,其速率翻了10倍。

                                                             

    三、串口与并口的区别是什么?

           串口是指数据一位一位地按照时间的节拍顺序传送,一个时间节拍只能传输一个比特;并口是并行方式传输数据,宏观上还是按照时间的顺序,但微观上每一节拍并行的发送N个比特,N也称接口传输的位数,通常取8位。

    四、串口与并口谁的速率更快?

           按照我们前面的分析,大家肯定会觉得并口的传输速率一定比串口的更快,因为并口在同一时刻能够发送更多的bit,必然速度更快。但事实是怎样的呢?如果并口那么好,为什么现在还存在串口呢?其实,事物都是存在两面性的,并行传输的速率提高了,但随之带来的是并口多根线之间的数据串扰问题,而且随着传输距离越长,其串扰越严重。也就是说你速率是快,但传输的数据都是错的,又有什么用呢?所以一般只在短距离且追求速率的情况下才采用并行接口的方式,而最常用的接口还是串口形式,并且随着时钟频率的提升,目前串行接口的速率可达到150MB/s。

    五、同步串口

           同步通信时,通信双方共用一个时钟,这是同步通信区分于异步通信的最显著的特点。在异步通信中,每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,以致占用了时间。所以在数据块传送时,为提高通信速度,常去掉这些标志,而采用同步通信。同步通信中,数据开始传送前用同步字符来指示(常约定1~2 个),并由时钟来实现发送端和接收端的同步,即检测到规定的同步字符后,下面就连续按顺序传送数据,直到一块数据传送完毕。同步传送时,字符之间没有间隙,也不要起始位和停止位,仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示,其数据格式见下图。

                                              

    六、异步串口

           异步通信是我们最常采用的通信方式,我们后面的例子都是采用的异步通信方式。异步通信采用固定的通信格式,数据以相同的帧格式传送。如图7-3 所示,每一帧由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成

                                                   

           在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。当发送设备发送一个字符数据时,首先发出一个逻辑“0”信号,这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备,当接收设备检测到这个逻辑低电平后,就开始准备接收数据信号。因此,起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

           起始位后面紧接着的是数据位,它可以是5 位、6 位、7 位、或8 位。数据传送时,低位在前。

           奇偶校验位用于数据传送过程中的数据检错,数据通信时通信双方必须约定一致的奇偶校验方式。就数据传送而言,奇偶校验位是冗余位,但它表示数据的一种性质。也有的不要校验位。

           在奇偶校验位或数据位后紧接的是停止位,停止位可以是一位、也可以是1.5 位或2 位。接收端收到停止位后,知道上一字符已传送完毕,同时,也为接收下一字符作好准备。若停止位后不是紧接着传送下一个字符,则让线路保持为“1”。“1”表示空闲位,线路处于等待状态。存在空闲位是异步通信的特性之一。

    七、同步串口与异步串口的区别

           1. 同步串口以同步字符作为传送的开始,从而使收发双方取得同步,一旦同步字符完成同步后,后面直接把一定长度的数据无间隔的传送过去;异步串口是按照一定的帧格式来传输数据,每一帧由起始位、数据位、校验位、结束位组成,其实也相当于一种同步机制,只不过是每一帧进行一次同步,由起始位和结束位来决定同步的起始和结束时刻,从这我们也可以得出,同步串口的开销比异步串口的开销小,因为同步串口在传送一块数据时,只需要发送1~2个的同步字节,而异步通信在每8个字节中都需要增加起始位、结束位来作为同步字节。

           2. 每位占用的时间相等。不管是同步串口还是异步串口,只要串口的时钟一样,其传送的每一位数据占用的时间是相等的。

           3. 同步串口在传输用户数据时,字符数据之间不允许有空位,当线路空闲或没字符可发时,发送同步字符。

           4. 在同步传送时,要求用时钟来实现发送端和接收端之间的同步。为了保证接收正确无误,发送方除了传送数据外,还要传送同步时钟。

           5. 同步通信虽然可以提高传送速度,可达56Kb/s 或更高,但实现起来颇为复杂,因此实际较少使用。

    八、232/422/485

           在这里,需要强调的一点是,232/422/485都属于接口标准(电气特性),不属于软件范畴,所以做串口驱动开发的人员是不需要关心接口是232/422/485的,因为对于232/422/485来说驱动都是一样的,不同的只是接口的电气特性。一般SOC的串口控制器会外接232/422/485的转换器,将TTL电平转换为232电平/422电平/485电平。232电平和422电平、485电平的最大的区别就是其电压值不同,比喻说,422电平定义:+2V~+6V表示1,-2V~-6V表示0。而232电平定义:+3V~+12V表示1,-3V~-12V表示0。显然422的电气接口与232电气接口是无法直连使用的。

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  • RS485、RS232、RS422、Modbus RTU/TCP、 串口、并口、COM口、 TTL 本文由博主经过查阅网上资料整理总结后编写,如存在错误...约定中包括对数据格式,同步方式,传送速度,传送步骤,检纠错方式以及控制字符定义等...

                 RS485、RS232、RS422、Modbus RTU/TCP、 串口、并口、COM口、 TTL

              本文由博主经过查阅网上资料整理总结后编写,如存在错误或不恰当及侵权请留言以便更正,内容仅供大家参考学习。


    通讯协议

           指通讯双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式,同步方式,传送速度,传送步骤,检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定,通信双方必须共同遵守,它也叫做链路控制规程。

    通讯端口

         指中央处理器和标准通信子系统之间的接口。

    工业应用中常见的通讯协议: RS-232通讯协议、RS-485通讯协议、RS-422通讯协议、modbusTCP/RTU通讯协议

    工业应用中常见的信号传输接口:串行端口、并行端口、VGA端口、HDMI端口、USB端口、RJ45端口

    串行接口

            也称串口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

          串行通信本身又分为异步通信与同步通信两种。串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。

    并行接口

           并行接口是指数据的各位同时进行并行传送,其特点是传输速度快,但传送距离较短。在传输距离较远、位数又多时,导致了通信线路复杂且成本提高。

            并行口与串行口的区别是交换信息的方式不同,并行口能同时通过8条数据线传输信息,一次传输一个字节;而串行口只能用1条线传输一位数据,每次传输一个字节的一位。并行口由于同时传输更多的信息,速度明显高于串行口,但串行口可以用于比并行口更远距离的数据传输。

       并                           

    TTL逻辑门电路

           TTL电平------我们使用的51单片机,5V供电的那种,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,“TTL电平”最常用于有关电专业,如:电路、数字电路、微机原理与接口技术、单片机等课程中都有所涉及。在数字电路中只有两种电平(高和低)高电平+5V、低电平0V。  

    RS232协议(接口)---全双工、速度慢、距离短、共模干扰、一对一、三线

    http://www.360doc.com/content/18/0803/06/30720696_775301168.shtml

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/51242146?utm_source=qq&utm_medium=social&utm_oi=939900650503557120

     概述:RS-232接口符合美国电子工业联盟(EIA)制定的串行数据通信的接口标准,原始编号全称是EIA-RS-232(简称232,RS232)。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。RS232是一种异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现 ,如下所示:

    特点

    1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,在TxD和RxD上逻辑“1”为:-3—-15V逻辑“0”:+3—+15V,噪声容限为2V。与TTL电平不兼容(TTL电平为5V为逻辑正,0为逻辑负),故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

    2)全双工传输,但传输速率较低,在异步传输时,比特率为20Kbps;传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在15米左右。

    3)RS232最常用的连接方式是三根线:一条发送线、一条接收线及一条地线构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,抗噪声干扰性弱。

    4)RS232不能实现多机通信,能实现点对点通讯。

      原因:RS232为全双工的通信方式,一般的连接方式都为TTL电平《--电平转换芯片--》RS232电平,线路空闲时发送和接收的TTL电平都是高电平,电平转换芯片之后得到的RS232电平总是低。现在假设A为主机,B和C为从机,那么A想给B发送信号的时候没有问题,因为A的TXD线连接在B和C的RXD线上面,此时B和C的RXD线都是正常的处于等待接收(空闲)的状态,但是如果B如果收到信号想给A回复的时候,B的TXD与C的TXD线都同A的RXD线连接在一起的,B此时处于发送数据的状态(B即想控制自己的TXD线高低电平之间变化),然而C此时处于空闲状态(C想保证自己的TXD线为低电平不变),这个时候B和C的TXD线之间就出现了通信冲突。所以RS232可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现组网的功能。

    RS485协议(接口)---半双工、距离远、速度快、干扰低、一对多、两线

    概述:  RS485牺牲全双工来解决RS232传输距离短速度慢问题而定义的一种协议。通过采用平衡发送和差分接收来提高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。

     

    如何进行RS485通信参考 https://jingyan.baidu.com/article/f006222804b9defbd2f0c87a.html

    特点:1)RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差+2V~+6V表示,逻辑“0”以两线间的电压差-6V~-2V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不容易损坏接口电路芯片,且该电平与TTL电平兼容,刻方便与TTL电路连接。

    2)数据最高传输速率为:10Mbps

    3)RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力强,即抗噪声性能好。

    4)RS-485接口的最大传输距离标准值4000英尺,实际上可达3000米。

    5)RS-232-C接口在总线上只允许连接一个收发器,即单站能力;而RS-485接口在总线上只允许连接多达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接口方便地建立设备网络。

    RS-232与RS-485的区别:

    1、传输方式不同:RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯. 而RS485则采用平衡传输,即差分传输方式。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,如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平。 

    2、传输距离不同:RS-232适合本地设备之间的通信,传输距离一般不超过20m。而RS-485的传输距离为几十米到上千米。

    3、传输单位不同:RS-232 只允许一对一通信,而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器。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。

    RS422协议(接口)----全双工、距离远、速度快、干扰低、一对多、4线

    概述: EIA-422(过去称为RS-422)是一系列的规定采用4线,全双工,差分传输,多点通信的数据传输协议。它采用平衡传输采用单向/非可逆,有使能端或没有使能端的传输线。和RS-485不同的是EIA-422不允许出现多个发送端而只能有多个接受端。硬件构成上EIA-422 (RS-422)相当于两组EIA-485(RS-485),即两个半双工的EIA-485(RS-485)构成一个全双工的EIA-422(RS-422)。

     区别:RS-422的电气性能与RS-485完全一样。① 主要的区别在于:RS-422有4根信号线:两根发送(Y、Z)、两根接收(A、B)。由于RS-422的收与发是分开的所以可以同时收和发(全双工);RS-485有2根信号线:发送和接收(半双工)。

    RS232、RS485、RS422都是串行异步数据通讯接口标准

    常见接口转换器

    RS232转USB接口

    RS485/422转USB接口

    RS485转RS232接口

    Modbus RTU/TCP协议

            https://blog.csdn.net/u013472838/article/details/81510399、        http://www.sohu.com/a/230628953_315598

           Modbus通信协议由Modicon(莫迪康)公司(现已经为施耐德公司并购,成为其旗下的子品牌)于1979年发明的,是全球最早用于工业现场的总线规约。由于其免费公开发行、主从通信模式(即Master/Slave通信模式),其在分散控制方面应用极其广泛,从而使得Modbus协议在全球得到了广泛的应用。

            Modbus通信协议具有多个变种,其具有支持串口--RTU(主要是RS-485总线),以太网TCP版本,以及Modbus ASCII三种。其中Modbus RTU与Modbus ASCII均为支持RS-485总线的通信协议,其中Modbus RTU由于其采用二进制表现形式以及紧凑数据结构,通信效率较高,应用比较广泛。而Modbus ASCII由于采用ASCII码传输,并且利用特殊字符作为其字节的开始与结束标识,其传输效率要远远低于Modbus RTU协议,一般只有在通信数据量较小的情况下才考虑使用Modbus ASCII通信协议,在工业现场一般都是采用Modbus RTU协议,一般而言,大家说的基于串口通信的Modbus通信协议都是指Modbus RTU通信协议。

            标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式,数据通讯采用Maser/Slave方式,Master端发出数据请求消息,Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求;Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据,实现双向读写。

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    接口的总体比较

    1.串口通讯

    1.1 串行/并行通信

    常见的串口通讯一般是指异步串行通信,下面简单介绍一下串行和并行通信。

    串行通信,是指通讯双方按位进行,遵守时序的一种通讯方法。在串行通信中,将数据按位依次传输,每位数据占据固定的时间长度,适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通讯。
    串行通信多用于系统间通信(多主控制系统)、设备间(主控设备与附属设备)、器件间(主控CPU与功能芯片)之间数据的串行传送,实现 数据的传输与共享。

    与串行通信相对的是并行通信,是指多比特数据同时通过并行线进行传输,这样数据传输速度大大提高,但传输的线路长度收到控制,因为长度增加,干扰也会相应的增加,数据就容易出错。进行实际举例来说,通过8根数据线,没跟数据先代表一位。一次传输就可以传输一个字节,而串口通讯,就是传数据只有一根线传输,一次只能传一位,要传送一个字节就需要传送8次。
    并行通信时数据的各个位同时传送,可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快,但用的通信线多、成本高,故不宜进行远距离通信。计算机或PLC各种内部总线就是以并行方式传送数据的。

    通讯方式 串行 并行
    优点 传输距离远、占用资源少 发送速度快
    缺点 传输速度慢 传输距离段短、资源占用多

    串行通讯/并行通讯示意图

    1.2 同步/异步通信

    下面再简要介绍一下同步通讯和异步通讯。

    同步通信,是指通讯双方在一个时钟信号下进行数据信号同步。同步通信对于接收方相较简单,因为有时钟信号的存在,每一个高低电平变化,就可以去取数据。通信速率是由发送方或者主站设备进行控制。通信速率也比异步通信好快很多,且同步通信可以一主多从。

    异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。但是接收端务必时刻做好接收的准备(如果接收端主机的电源都没有加上,那么发送端发送字符就没有意义,因为接收端根本无法接收)。发送端可以在任意时刻开始发送字符,因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志,即加上开始位和停止位,以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜,但传输效率较低(因为开始位和停止位的开销所占比例较大)。

    同步/异步通信示意图

    1.3 全双工/半双工/单工

    单工(Simplex),是指数据只支持在一个方向上进行传输。在同一时间段只有一方能够接收或发送数据,不能实现双向通信。最常见单工通信为电视、广播。

    半双工(Half Duplex),是指数据传输允许数据在两个方向是进行传输。但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上进行传输。实际上是一种切换方向的单工通信,在同一时间可以有一方接收或发送信息,可以实现双向通信。最常见的半双工通信方式为对讲机。

    全双工(Full Duplex),允许数据同时在两个方向上进行传输。因此,全双工要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力,在同一时间可以同时接收和发送数据,实现双向通信。最常见的全双工通信方式为电话。

    全双工/半双工/单工

    2.RS232简介

    RS232 通信主要是由RX,TX,GND三根线组成。下面是RS232串行接口的示意图。

    在这里插入图片描述

    RX与TX,TX接RX,GND接GND。因为发送和接收分别是由不同的线处理的,也就是能同时发送数据和接收数据,这就是所谓的全双工。因为在两个设备间进行数据传输,有些设备处理速度比较快,有些数据比较慢。为了保证数据能正常传输,在RX,TX的基础上,还增加了几个控制引脚,本来好端端就R,T,G,三根线,凑着就凑齐了9个引脚,召唤出了DB9这个东西。

    另外为什么这个接口叫做DB9呢?
    D型数据接口连接器,用于连接电子设备(比如:计算机与外设)的接口标准。因形状类似于英文字母D,故得名D型接口。按照接口数量细分为A型(15针),B型(25针),C型(37针),D型(50针),E型(9针)。因此常见的计算机并口即为DB25针的连接器。而串口则应为DE9针连接器。由于早期的计算机的串口与并口都是使用DB25针连接器,而人们则习惯把字母B与D合在一起记了下来,当作D型接口的共同名字,以至于后来计算机串口改用9针接口以后,人们更多的使用DB9而不是DE9来称呼9针的接口。这一习惯进一步推广的结果就是如今人们使用DBxx来代表D型接口,数字xx则为接口的针数。

    3.RS485简介

    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。
    RS485

    4.RS422简介

    RS-422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,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。一个主设备(Master),其余为从设备(Slave),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10&TImes;4k+100Ω(终接电阻)。

    RS-422和RS-485电路原理基本相同,都是以差动方式发送和接受,不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因,这正是二者与RS232的根本区别,因为RS232是单端输入输出,双工工作时至少需要数字地线。发送线和接受线三条线(异步传输),还可以加其它控制线完成同步等功能。

    RS-422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响,而RS485只能半双工工作,发收不能同时进行,但它只需要一对双绞线。RS422和RS485在19kpbs下能传输1200米。用新型收发器线路上可连接台设备。

    RS-422的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于:RS-422有4根信号线:两根发送(Y、Z)、两根接收(A、B)。由于RS-422的收与发是分开的所以可以同时收和发(全双工);RS-485有2根信号线:发送和接收。

    5.三种通信方式的主要区别

    5.1.传输方式

    通讯接口 传输模式 传输方式
    RS232 全双工 单端
    RS485 半双工 差分
    RS422 全双工 差分

    5.2.传输距离和传输速率

    通讯接口 传输距离 传输速率
    RS232 15米 20Kbps
    RS485 1200米 10Mbps
    RS422 1200米 10Mbps

    5.3.带设备个数

    造成带设备个数不同的最主要原因是通讯模式的不同,即RS422/232是全双工通讯方式,RS485是半双工通讯方式。在全双工模式下,允许多台设备同时发送数据,就会导致总线上的数据出现问题。

    通讯接口 带设备个数 -
    RS232 1 单站能力
    RS485 128 多站能力
    RS422 1 单站能力

    RS485通讯原理接线图
    RS232通讯原理接线图

    6.引用

    1: 百度百科:串行通信
    2: 百度百科:并行通信
    3: 电子发烧友文章:一文读懂RS-232与RS-422及RS-485三者之间的特性与区别

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