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  • 2016-07-13 22:09:44

    RS-422接口定义

    什么是RS-422 接口?

     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:发送和接收都是A 和B。由于RS-485 的收与发是共用两根线所以不能够同时收和发(半双工)。能否将RS-422 的Y-A 短接作为RS-485 的A、将RS-422 的Z-B 短接作为RS-485 的B呢?回答:不一定。条件是RS-422 必须是能够支持多机通信的。波士电子的所有接口转换器的RS-422 口都能够支持全双工多机通信,所以可以这样简单转换为RS-485。

    RS422接口定义

    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。图9是典 型的RS-422四线接口。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驱动能力比RS232更强,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支持点对多点的双向通信。

     


     图8是其DB9连接器引脚定义。





    几种串行通信接口标准详解 - 高天宇 - 高嘉保电子



    接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(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)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-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。

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    RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,RS-232是PC机与通信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,而RJ45接口通常用于数据传输,最常见的应用为网卡接口。

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    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3~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

    422与RS-485串行接口标准,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,在早期PC通信中比较常见,RS-422的最大传输距离为4000英尺,最大传输速率为10Mb/s

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    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1Mb/s。

    这些异步串行通讯接口都应用于计算机测控系统中,RS232C 是美国电子工业协会正式布的串行总线标准,也是目前最常用的串行接口标准,用于实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据通讯。RS232C串行接口总线适用于:设备之间的通讯距离不大于15米,传输速率最大为20kB/s。

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    一个完整的RS232C接口有22根线,采用标准的25芯插头座。RS232C采用逻辑,逻辑“1”:-5V~-15V,逻辑“0”:+5V~+15V

    缺点:数据传输速度慢、通讯距离短、未规定校准的连接器、接口处各信号间易产生串扰。

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    1、RS-232是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定,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。

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    RS232通讯的基础知识:RS232通讯又叫串口通讯方式。是指计算机通过RS232国际标准协议用串口连接线和单台设备(控制器)进行通讯的方式。   

    通讯距离:9600波特率下建议在13米以内。   

    通讯速率(波特率 Baud Rate):缺省常用的是 9600 bps,常见的还有 1200 2400 4800 19200 38400等。波特率越大,传输速度越快,但稳定的传输距离越短,抗干扰能力越差。

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    2、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。

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    RS485通讯的基本知识:RS485和RS232的基本的通讯机理是一致的,他的优点在于弥补了RS232 通讯距离短,不能进行多台设备同时进行联网管理的缺点。 

    计算机通过 RS232 RS485转换器,依次连接 多台 485设备(门禁控制器),采用轮询的方式,对总线上的设备轮流进行通讯。   

    接线标示是 485+ 485- ,分别对应链接设备(控制器)的 485+ 485-。

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    3、RS422是双端线传送信号,通过传输线驱动器,把逻辑电平变换成电位差,完成始端的信息怤;通过传输线接收器,把电位差转变成逻辑电平,实现终端的信息接收。总线,RS485和RS422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。RS422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。

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    S422比RS232传输信号距离长,速度快,传输率最大为10Mbit/s,在此速率下电缆允许长度为120米,如果采用较低传输速率,如9000波特率时,最大距离可达1200米。

    RRS422每个通道要用二条信号线,如果一条是逻辑“1”状态,另一条为逻辑“0”。电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器几部分组成。在电路中规定只许有一个发送器,可有多个接收器,因此通常采用点对点通讯方式。

    RS422通讯基础知识:他的通讯原理和RS485类似,区别在于他的总线是两组双绞线(4根线),分别标示为R+ R- T+ T- .缺点是布线成本高,容易搞错。现在用得比较少。

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    4、RJ45是各种不同接头的一种类型(例如:RJ11也是接头的一种类型,不过它是电话上用的);RJ45头跟据线的排序不同的法有两种,一种是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕;另一种是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕;因此使用RJ45接头的线也有两种即:直通线、交叉线。RJ45 型网线插头又称水晶头,共有八芯做成,广泛应用于局域网和 ADSL 宽带上网用户的网络设备间网线(称作五类线或双绞线)的连接。在具体应用时,RJ45 型插头和网线有两种连接方法(线序),RJ45 型网线插头引脚号的识别方法是:手拿插头,有 8 个小镀金片的一端向上,有网线装入的矩形大口的一端向下,同时将没有细长塑料卡销的那个面对着你的眼睛,从左边第一个小镀金片开始依次是第1 脚、第2 脚、…、第8 脚。

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    以太网 10/100Base-T 接口:

    Pin Name Description

    1 TX+ Tranceive Data+ (发信号+)

    2 TX- Tranceive Data- (发信号-)

    3 RX+ Receive Data+ (收信号+)

    4 n/c Not connected (空脚)

    5 n/c Not connected (空脚)

    6 RX- Receive Data- (收信号-)

    7 n/c Not connected (空脚)

    8 n/c Not connected (空脚)

    以太网 100Base-T4 接口:

    Pin Name Description

    1 TX_D1+ Tranceive Data+

    2 TX_D1- Tranceive Data-

    3 RX_D2+ Receive Data+

    4 BI_D3+ Bi-directional Data+

    5 BI_D3- Bi-directional Data-

    6 RX_D2- Receive Data-

    7 BI_D4+ Bi-directional Data+

    8 BI_D4- Bi-directional Data-

    1 white/orange

    2 orange/white

    3 white/green

    4 blue/white

    5 white/blue

    6 green/white

    7 white/brown

    8 brown/white

    注:RJ45接口采用差分传输方式,tx+、tx-是一对双绞线,拧在一起可以减少干扰。

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    以往,PC与智能设备通讯多借助RS232、RS485、以太网等方式,主要取决于设备的接口规范。但RS232、RS485只能代表通讯的物理介质层和链路层,如果要实现数据的双向访问,就必须自己编写通讯应用程序,但这种程序多数都不能符合ISO/OSI的规范,只能实现较单一的功能,适用于单一设备类型,程序不具备通用性。

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    在RS232或RS485设备联成的设备网中,如果设备数量超过2台,就必须使用RS485做通讯介质,RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主(Master)”设备中转才能实现,这个主设备通常是PC,而这种设备网中只允许存在一个主设备,其余全部是从(Slave)设备。而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的,具有完整的软件支持系统,能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。现场总线设备自动成网,无主/从设备之分或允许多主存在。在同一个层次上不同厂家的产品可以互换,设备之间具有互操作性。(来源工控帮)

    编辑:兰陵王

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  • 《 串口通信接口标准学习(三)——RS232》中我们学习了RS232串行通信接口标准,这里我们继续了解RS-422与RS-485de 串口标准。

    一、串口通信接口标准简介

    串行数据通信接口标准主要有RS-232、RS-422与RS-485,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的。

    RS-232在1970年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。

    RS-422由RS-232发展而来,它是为改进RS-232通信距离短(最大传输距离15m)、速率低(最大位速率为20Kb/s)的缺点而提出的。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≈1200米(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。因RS-485为半双工的,当用于多站互连时可节省信号线,便于高速、远距离传送。许多智能仪器设备均配有RS-485总线接口,将它们联网也十分方便。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”(recommeded standard)推荐标准作为前缀,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(电压,阻抗)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。

    二、RS-422串行通信接口标准

    RS422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。典型的RS-422是四线接口,全双工,差分传输,多点通信的数据传输协议。实际上还有一根信号地线,共5根线。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。硬件构成上RS-422相当于两组RS-485,即两个半双工的RS-485构成一个全双工的RS-422。

    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(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10×4k+100Ω(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)实现。

    RS-422的最大传输距离为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。

    RS485和RS422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。RS422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。

    1 电气特性

    RS-422 的电气特性与RS-485基本一样。

    很多人往往都误认为RS-422串行接口是RS-485串行接口的全双工版本,实际上,它们在电器特性上存在着不少差异,共模电压范围和接收器输入电阻不同使得该两个标准适用于不同的应用领域。

    RS-485串行接口的驱动器可用于RS-422串行接口的应用中,因为RS-485串行接口满足所有的RS-422串行接口性能参数,反之则不能成立。对于RS-485串行接口的驱动器,共模电压的输出范围是-7V和+12V之间;对于RS-422串行接口的驱动器,该项性能指标仅有士7V。RS-422串行接口接收器的最小输入电阻是4KΩ;而RS-485串行接口接收器的最小输入电阻则是12KΩ。

    2 机械特性

    RS422引脚定义

    名称作用备注
    TXA发送正TX+或A
    RXA接受正RX+或Y
    TXB发送负TX-或B
    RXB接收负RX-或Z

    RXA/Y︰接其他RS422模块的TXA/A
    RXB/Z︰接其他RS422模块的TXB/B
    TXB/B:接其他RS422模块的RXB/Z
    TXA/A:接其他RS422模块的RXA /Y
    接线原则:(发“+” 接 收“+”;发“-” 接 收“-”)

    RS422全双工(点对点)接线方式
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    三、RS-485串行通信接口标准

    RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准,该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。

    RS485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:采用四线连接时,与RS-422一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,总线上可最多接到32个节点;而采用二线制是,RS-485采用半双工工作方式,可实现真正的多点双向通信,此时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。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12kΩ、RS-422是4kΩ;由于RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以在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1Mb/s。

    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,而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合是能正常工作的,但却埋下了很大的隐患,原因一是共模干扰:虽然RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以,具有一定的抗共模干扰能力,但容易忽视了收发器有一定的共模电压范围。在通信控制领域,由于现场情况十分复杂,各个节点之间存在很高的共模电压,而RS-485收发器共模电压范围为-7到+12V,当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压,即大于+12 V或小于7V时,接收器就无法正常工作了,严重时甚至会损坏芯片和仪器设备;原因二是EMI的问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

    1 电气特性

    RS-485的电气特性与RS-422基本一样。

    RS-485总线标准规定了总线接口的电气特性标准,发送端:正电平在+2V~+6V之间,表示逻辑状态“1”;负电平在-2V~-6V之间,则表示逻辑状态“0”;接收器:(V+) - (V-) ≥0.2V,表示信号“0”;(V+) - (V-) ≤0.2V,表示信号“1”)。

    数字信号采用差分传输方式,能够有效减少噪声信号的干扰。但是RS-485总线标准对于通信网络中相关的应用层通信协议并没有做出明确的规定,则对于用户或者相关的开发者来说都可以建立对于自己的通信网络设备相关的所适用的高层通信协议标准。同时由于在工业控制领域的应用RS-485总线通信网络的现场中,经常是以分散性的工业网络控制单元的数量居多并且各个工业设备之间的分布较远为主,将会导致在现场总线通信网络中存在各种各样的干扰使得整个通信网络的通信效率可靠性不高,而在整个网络中数据传输的可靠性将会直接影响着整个现场总线通信系统的可靠性,因此研究RS-485总线通信系统的通信可靠性具有现实意义。

    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 机械特性

    RS485两线制引脚定义

    名称作用备注
    Data-/B差分信号负端485-
    Data+/A差分信号正端485+

    A︰接其他RS485模块的A
    B:接其他RS422模块的B

    接线原则:(A接A,B接B)

    RS485半双工(点对多点)接线方式
    在这里插入图片描述

    五、总结

    通信标准RS-232RS-422RS-485 2线
    工作方式单端差分差分
    节点数(最多)1收1发1发10收1发32收
    最大传输电缆长度约15米(50英尺)约1219米(4000英尺)约1219米(4000英尺)
    最大传输速率20Kbps10Mbps10Mbps
    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)±5V~±15V±2.0V±1.5V
    驱动器输出信号电平空载(最大值)±25V±6V±6V
    驱动器负载阻抗3KΩ~7KΩ100Ω54Ω
    摆率(最大值)30V/μs不涉及(N/A)不涉及(N/A)
    接收器输入电压范围±15V±10V-7V~+12V
    接收器输入门限±3V±200mV±200mV
    接收器输入电阻3KΩ~7KΩ≥4KΩ≥12KΩ
    驱动器共模电压不涉及(N/A)±3V-1V~+3V
    接收器共模电压不涉及(N/A)±7V-7V~+12V

    参考:
    【1】https://baike.baidu.com/item/RS-422/6983214?fromtitle=RS422&fromid=9817213&fr=aladdin
    【2】https://baike.baidu.com/item/RS-485/9695794?fromtitle=rs485&fromid=3555602&fr=aladdin
    【3】http://m.elecfans.com/article/663969.html

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  • 一、RS232基础知识计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路...RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。RS-232-C是美...
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    一、RS232基础知识

    计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。

    在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。

    RS-232-C是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数,代表RS232的最新一次修改(1969),在这之前,有RS232B、RS232A。它是在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。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。

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    1、电气特性

    EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

    在TxD和RxD上:逻辑1(MARK)=-3V~-15V ,逻辑0(SPACE)=+3~+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3V~+15V 信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3V~-15V

    根据设备供电电源的不同,+-5、+-10、+-12和+-15这样的电平都是可能的。

    2、连接器的机械特性

    由于RS-232C并未定义连接器的物理特性,因此,出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器,其引脚的定义也各不相同。最近,8管脚的RJ-45型连接器变得越来越普遍,尽管它的管脚分配相差很大。EIA/TIA 561标准规定了一种管脚分配的方法,但是由Dave Yost发明的被广泛使用在Unix计算机上的Yost串连设备配线标准 ('Yost Serial Device Wiring Standard')以及其他很多设备都没有采用上述任一种连线标准。下表中列出的是被较多使用的RS-232中的信号和管脚分配:

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    信号的标注是从DTE设备的角度出发的,TD、DTR和RTS信号是由DTE产生的,RD、DSR、CTS、DCD和RI信号是由DCE产生的。

    PC 机的RS-232 口为9 芯针插座。一些设备与PC 机连接的RS-232 接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据TXD”、“接收数据RXD”和“信号地GND”。

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    双向接口能够只需要3根线制作是因为RS-232的所有信号都共享一个公共接地。非平衡电路使得RS-232非常的容易受两设备间基点电压偏移的影响。对于信号的上升期和下降期,RS-232也只有相对较差的控制能力,很容易发生串话的问题。RS-232被推荐在短距离(15m以内)间通信。由于非对称电路的关系,RS-232接口电缆通常不是由双绞线制作的。

    3、传输电缆

    RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特,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。

    由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下,传输电缆长度应为50 英尺,其实这个4%的码元畸变是很保守的,在实际应用中,约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的,所以实际使用中最大距离会远超过50英尺,美国DEC公司曾规定允许码元畸变为10%而得出下面实验结果。其中1 号电缆为屏蔽电缆,型号为DECP.NO.9107723 内有三对双绞线,每对由22# AWG 组成,其外覆以屏蔽网。2 号电缆为不带屏蔽的电缆。型号为DECP.NO.9105856-04是22#AWG 的四芯电缆。

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    4、链路层

    在RS-232标准中,字符是以一系列位元来一个接一个的传输。最长用的编码格式是异步起停asynchronous start-stop格式,它使用一个起始位后面紧跟7或8 个数据比特,这个可能是奇偶位,然后是两个停止位。所以发送一个字符需要10比特,带来的一个好的效果是使全部的传输速率,发送信号的速率以10分划。

    串行通信在软件设置里需要做多项设置,最常见的设置包括波特率、奇偶校验和停止位。波特率是指从一设备发到另一设备的波特率,即每秒钟多少比特bits per second (bit/s)。典型的波特率是300、1200、2400、9600、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。

    奇偶校验Parity是用来验证数据的正确性。奇偶校验一般不用,如果使用,那么既可以做奇校验也可以做偶校验。奇偶校验是通过修改每一发送字节(也可以限制发送的字节)来工作的。如果不作奇偶校验,那么数据是不会被改变的。在偶校验中,因为奇偶校验位会被相应的置1或0(一般是最高位或最低位),所以数据会被改变以使得所有传送的数位(含字符的各数位和校验位)中“1”的个数为偶数;在奇校验中,所有传送的数位(含字符的各数位和校验位)中“1”的个数为奇数。奇偶校验可以用于接受方检查传输是否发送生错误——如果某一字节中“1”的个数发生了错误,那么这个字节在传输中一定有错误发生。如果奇偶校验是正确的,那么要么没有发生错误要么发生了偶数个的错误。

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    停止位是在每个字节传输之后发送的,它用来帮助接受信号方硬件重同步。

    在串行通信软件设置中D/P/S是常规的符号表示。8/N/1(非常普遍)表明8bit数据,没有奇偶校验,1bit停止位。数据位可以设置为7、8或者9,奇偶校验位可以设置为无(N)、奇(O)或者偶(E),奇偶校验位可以使用数据中的比特位,所以8/E/1就表示一共8位数据位,其中一位用来做奇偶校验位。停止位可以是1、1.5或者2位的(1.5是用在波特率为60wpm的电传打字机上的)。

    5、传输控制

    当需要发送握手信号或数据完整性检测时需要制定其他设置。公用的组合有RTS/CTS,DTR/DSR或者XON/XOFF(实际中不使用连接器管脚而在数据流内插入特殊字符)。

    接受方把XON/XOFF信号发给发送方来控制发送方何时发送数据,这些信号是与发送数据的传输方向相反的。XON信号告诉发送方接受方准备好接受更多的数据,XOFF信号告诉发送方停止发送数据直到知道接受方再次准备好。XON/XOFF一般不赞成使用,推荐用RTS/CTS控制流来代替它们。

    XON/XOFF是一种工作在终端间的带内方法,但是必须两端都支持这个协议,而且在突然启动的时候会有混淆的可能。

    XON/XOFF可以工作于3线的接口。RTS/CTS最初是设计为电传打字机和调制解调器半双工协作通信的,每次它只能一方调制解调器发送数据。终端必须发送请求发送信号然后等到调制解调器回应清除发送信号。尽管RTS/CTS是通过硬件达到握手,但它有自己的优势。

    6、RS-232标准的不足

    经过许多年来RS-232 器件以及通信技术的改进,RS-232 的通信距离已经大大增加。由于RS-232 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,又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。

    (2) 传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps。现在由于采用新的UART 芯片16C550 等,波特率达到115.2Kbps。

    (3) 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。

    (4) 传输距离有限,最大传输距离标准值为50 米,实际上也只能用在15米左右。

    二、RS485基础知识

    针对RS-232串口标准的局限性,人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信:发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出,经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线,又是差分传输,所以又极强的抗共模干扰的能力,总线收发器灵敏度很高,可以检测到低至200mV电压。故传输信号在千米之外都是可以恢复。

    1、RS-485 的电气特性

    驱动器能输出±7V的共模电压

    接收器的输入电阻RIN≥12kΩ

    输入端的电容≤50pF 在节点数为32个,配置了120Ω的终端电阻的情况下,驱动器至少还能输出电压1.5V(终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关) 发送端:逻辑'1'以两线间的电压差为+(2 至6) V 表示;逻辑'0'以两线间的电压差为-(2 至6)V 表示。接收器的输入灵敏度为200mV(即(V+)-(V-)≥0.2V,表示信号'0';(V+)-(V-)≤-0.2V,表示信号'1')

    2、传输速率与传输距离

    RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps,最大的通信距离约为1219M,传输速率与传输距离成反比,在10Kb/S的传输速率下,才可以达到最大的通信距离。

    但是由于RS-485 常常要与PC 机的RS-232口通信,所以实际上一般最高115.2Kbps。又由于太高的速率会使RS-485 传输距离减小,所以往往为9600bps 左右或以下。

    3、网络拓扑

    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。RS-485采用半双工工作方式,支持多点数据通信。

    RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来,不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构,就必须使用485中继器或者485集线器才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点,如果使用特制的485芯片,可以达到128个或者256个节点,最大的可以支持到400个节点。

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    4、连接器

    RS-485 的国际标准并没有规定RS485 的接口连接器标准、所以采用接线端子或者DB-9、DB-25 等连接器都可以。

    三、RS422基础知识

    RS-422 的电气性能与RS-485近似一样。主要的区别在于:

    (1)RS-485 有2 根信号线:发送和接收都是A 和B。由于RS-485 的收与发是共用两根线,所以不能够同时收和发(半双工)。

    (2)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)。

    (3)支持多机通信的RS-422将Y-A 短接作为RS-485 的A、将RS-422 的Z-B 短接作为RS-485 的B可以这样简单转换为RS-485。

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    很多人往往都误认为RS-422串行接口是RS-485串行接口的全双工版本,实际上,它们在电器特性上存在着不少差异,共模电压范围和接收器输入电阻不同使得该两个标准适用于不同的应用领域。RS-485串行接口的驱动器可用于RS-422串行接口的应用中,因为RS-485串行接口满足所有的RS-422串行接口性能参数,反之则不能成立。对于RS-485串行接口的驱动器,共模电压的输出范围是-7V和+12V之间;对于RS-422串行接口的驱动器,该项性能指标仅有±7V。RS-422串行接口接收器的最小输入电阻是4KΩ;而RS-485串行接口接收器的最小输入电阻则是12KΩ。

    四、串口基础知识

    串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议(不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆)。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

    串口通信的概念非常简单,串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时,规定设备线总常不得超过20米,并且任意两个设备间的长度不得超过2米;而对于串口而言,长度可达1200米。

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    串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成:(1)地线,(2)发送,(3)接收。由于串口通信是异步的,端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手,但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口,这些参数必须匹配:

    1、波特率

    这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时,我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率,那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400,28800和36600。波特率可以远远大于这些值,但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信,典型的例子就是GPIB设备的通信。

    2、数据位

    这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包,实际的数据不会是8位的,标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如,标准的ASCII码是0~127(7位)。扩展的ASCII码是0~255(8位)。如果数据使用简单的文本(标准 ASCII码),那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节,包括开始/停止位,数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取,术语“包”指任何通信的情况。

    3、停止位

    用于表示单个包的最后一位。典型的值为1,1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的,并且每一个设备有其自己的时钟,很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束,并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多,不同时钟同步的容忍程度越大,但是数据传输率同时也越慢。4、奇偶校验位

    在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式:偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况,串口会设置校验位(数据位后面的一位),用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如,如果数据是011,那么对于偶校验,校验位为0,保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验,校验位位1,这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据,简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态,有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。

    五、握手基础知识

    RS-232通行方式允许简单连接三线:Tx、Rx和地线。但是对于数据传输,双方必须对数据定时采用使用相同的波特率。尽管这种方法对于大多数应用已经足够,但是对于接收方过载的情况这种使用受到限制。这时需要串口的握手功能。在这一部分,我们讨论三种最常用的RS-232握手形式:软件握手、硬件握手和Xmodem。

    1、软件握手

    我们讨论的第一种握手是软件握手。通常用在实际数据是控制字符的情况,类似于GPIB使用命令字符串的方式。必须的线仍然是三根:Tx、Rx和地线,因为控制字符在传输线上和普通字符没有区别,函数SetXModem允许用户使能或者禁止用户使用两个控制字符XON和OXFF。这些字符在通信中由接收方发送,使发送方暂停。

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    例如:假设发送方以高波特率发送数据。在传输中,接收方发现由于CPU忙于其他工作,输入buffer已经满了。为了暂时停止传输,接收方发送XOFF,典型的值是十进制19,即十六进制13,直到输入buffer空了。一旦接收方准备好接收,它发送XON,典型的值是十进制17,即十六进制11,继续通信。输入buffer半满时,LabWindows发送XOFF。此外,如果XOFF传输被打断,LabWindows会在buffer达到75%和90%时发送XOFF。显然,发送方必须遵循此守则以保证传输继续。

    2、硬件握手

    第二种是使用硬件线握手。和Tx和Rx线一样,RTS/CTS和DTR/DSR一起工作,一个作为输出,另一个作为输入。第一组线是RTS (Request to Send)和CTS(Clear to Send)。当接收方准备好接收数据,它置高RTS线表示它准备好了,如果发送方也就绪,它置高CTS,表示它即将发送数据。另一组线是DTR(Data Terminal Ready)和DSR(Data Set Ready)。这些现主要用于Modem通信。使得串口和Modem通信他们的状态。例如:当Modem已经准备好接收来自PC的数据,它置高DTR线,表示和电话线的连接已经建立。读取DSR线置高,PC机开始发送数据。一个简单的规则是DTR/DSR用于表示系统通信就绪,而RTS/CTS用于单个数据包的传输。

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    在LabWindows,函数SetCTSMode使能或者禁止使用硬件握手。如果CTS模式使能,LabWindows使用如下规则:当PC发送数据:RS-232库必须检测CTS线高后才能发送数据。当PC接收数据:如果端口打开,且输入队列有空接收数据,库函数置高RTS和DTR。如果输入队列90%满,库函数置低RTS,但使DTR维持高电平。如果端口队列近乎空了,库函数置高RTS,但使DRT维持高电平。如果端口关闭,库函数置低RTS和DTR。

    3、XModem握手

    最后讨论的握手叫做XModem文件传输协议。这个协议在Modem通信中非常通用。尽管它通常使用在Modem通信中,XModem协议能够直接在其他遵循这个协议的设备通信中使用。在LabWindows中,实际的XModem应用对用户隐藏了。只要PC和其他设备使用XModem协议,在文件传输中就使用LabWindows的XModem函数。函数是XModemConfig,XModemSend和XModemReceive。

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    XModem使用介于如下参数的协议:start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、 start_delay、max_tries、packet_size。这些参数需要通信双方认定,标准的XModem有一个标准的定义:然而,可以通过 XModemConfig函数修改,以满足具体需要。这些参数的使用方法由接收方发送的字符neg_ack确定。这通知发送方其准备接收数据。它开始尝试发送,有一个超时参数start_delay;当超时的尝试超过max_ties次数,或者收到接收方发送的start_of_data,发送方停止尝试。如果从发送方收到start_of_data,接收方将读取后继信息数据包。包中含有包的数目、包数目的补码作为错误校验、packet_size字节大小的实际数据包,和进一步错误检查的求和校验值。在读取数据后,接收方会调用wait_delay,然后想发送方发送响应。如果发送方没有收到响应,它会重新发送数据包,直到收到响应或者超过重发次数的最大值max_tries。如果一直没有收到响应,发送方通知用户传输数据失败。

    由于数据必须以pack_size个字节按包发送,当最后一个数据包发送时,如果数据不够放满一个数据包,后面会填充ASCII码NULL(0)字节。这导致接收的数据比原数据多。在XModem情况下一定不要使用XON/XOFF,因为XModem发送方发出包的数目很可能增加到XON/OFF控制字符的值,从而导致通信故障。

    来源/工控资料窝

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空空如也

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同步422接口

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