什么是RS485通信 RS485接口 RS232接口

什么是RS485通信接口

通信概述

　　通信設備從早期的郵件，電報，電話(huà)，傳真，傳呼機，手機，電腦，一路發(fā)展下來(lái)，而且隨著(zhù)科技的發(fā)展，世界必將由一個(gè)網(wǎng)絡(luò )組成，所以，在未來(lái)開(kāi)發(fā)的設備中，也必然要求大部分的設備都帶有通信的功能。

　　設備與設備之間互相通信，就要有一座橋梁把二者連接起來(lái)，那就是傳輸通路與通信協(xié)議。傳輸通路由傳輸介質(zhì)與傳輸接口組成，傳輸介質(zhì)可分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)傳輸介質(zhì)兩大類(lèi)。

　　有線(xiàn)傳輸介質(zhì)在數據傳輸中只作為傳輸介質(zhì)，而非信號載體。 計算機網(wǎng)絡(luò )中流行使用的有線(xiàn)傳輸介質(zhì)為：銅線(xiàn)和玻璃纖維。

　　銅線(xiàn)具有便宜，安裝容易的特點(diǎn)，在現在工業(yè)應用中普遍應用，在應用中主要有兩種基本的銅線(xiàn)類(lèi)型：雙絞線(xiàn)和同軸電纜。雙絞線(xiàn)可減小流過(guò)電流所輻射的能量，也可防止來(lái)自其他通信線(xiàn)路上信號的干擾，對于一些要求比較高的項目上，還需要給雙絞線(xiàn)加上屏蔽層；同軸電纜由一對同軸導線(xiàn)組成。同軸電纜頻帶寬，損耗小，具有比雙絞線(xiàn)更強的抗干擾能力和更好的傳輸性能。按阻抗值不同，同軸電纜可分為基帶和寬帶兩種，同軸電纜是目前局域網(wǎng)與有線(xiàn)電視網(wǎng)中普遍采用的比較理想的傳輸介質(zhì)。

　　所謂玻璃纖維介質(zhì)，就是指現在所流行的光纖傳輸，他的兩邊有一個(gè)激光發(fā)生器與一個(gè)激光接收器，組成一整套通信線(xiàn)路，由于光纖傳輸距離遠，因此現很多在工程都是采用“光端機＋光纖”的模式。

　　結合我在工程中經(jīng)常應用的通信模式，與“南方的老樹(shù)51CPLD開(kāi)發(fā)板”上具有的RS232通信、RS485通信兩種，詳細講解下這兩種通信方式的應用。

什么是RS232接口

　　首先介紹下什么是RS232接口，什么是RS485接口。

　　RS232接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )（EIA）聯(lián)合貝爾系統、 調制解調器廠(chǎng)家及計算機終端生產(chǎn)廠(chǎng)家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間 串行二進(jìn)制數據交換接口技術(shù)標準”該標準規定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對連接器的每個(gè)引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。DB25的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個(gè)，隨著(zhù)設備的不斷改進(jìn)，現在DB25針很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個(gè)。因此現在都把RS232接口叫做DB9。

　　元器件常識：市場(chǎng)上把公頭的接插件叫做DRXX，母頭的叫DBXX，比如我們電腦上的串口，在市場(chǎng)上叫做DR9，不是DB9，很多人都誤叫做DB9，實(shí)際上的DB9是兩個(gè)把兩個(gè)DR9互相連接在一起的接口。
在文章中，我把所有的串口設備接口都統一叫做RS232接口。

　　三、什么是RS485接口
　　
　　由于RS232接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：

　?。?） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。

　?。?） 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹(shù)51CPLD開(kāi)發(fā)板”中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個(gè)原因。

　?。?） 接口使用一根信號線(xiàn)和一根信號返回線(xiàn)而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

　?。?） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實(shí)際上也只能用在50米左右。

　　針對RS232接口的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)：

　　1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。

　　2. RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps 。

　　3. RS-485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。

　　4. RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實(shí)際上可達 3000米，另外RS-232接口在總線(xiàn)上只允許連接1個(gè)收發(fā)器， 即單站能力。而RS-485接口在總線(xiàn)上是允許連接多達128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶(hù)可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網(wǎng)絡(luò )。
　　
　　因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò )，一般只需二根連線(xiàn)（我們一般叫AB線(xiàn)），所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線(xiàn)傳輸。

由于RS-232-C接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：
（1） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。
（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。
（3） 接口使用一根信號線(xiàn)和一根信號返回線(xiàn)而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。
（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實(shí)際上也只能 用在50米左右。
針對RS-232-C的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)：

1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。
2. RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps
3. RS-485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。
4. RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實(shí)際上可達 3000米，另外RS-232-C接口在總線(xiàn)上只允許連接1個(gè)收發(fā)器， 即單站能力。而RS-485接口在總線(xiàn)上是允許連接多達128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶(hù)可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網(wǎng)絡(luò )。

因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(cháng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。 因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò )，一般只需二根連線(xiàn)，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線(xiàn)傳輸。 RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤(pán)連接的鍵盤(pán)接口RS485采用DB-9（針）。
3. 采用RS485接口時(shí)，傳輸電纜的長(cháng)度如何考慮？
在使用RS485接口時(shí)，對于特定的傳輸線(xiàn)經(jīng)，從發(fā)生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長(cháng)度是數據信號速率的函數，這個(gè) 長(cháng)度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長(cháng)度與信號速率的關(guān)系曲線(xiàn)是使用24AWG銅芯雙絞電話(huà)電纜（線(xiàn) 徑為0.51mm），線(xiàn)間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100歐 時(shí)所得出。（曲線(xiàn)引自GB11014-89附錄A）。由圖中可知，當數據信 號速率降低到90Kbit/S以下時(shí)，假定最大允許的信號損失為6dBV時(shí)， 則電纜長(cháng)度被限制在1200M。實(shí)際上，圖中的曲線(xiàn)是很保守的，在實(shí) 用時(shí)是完全可以取得比它大的電纜長(cháng)度。 當使用不同線(xiàn)徑的電纜。則取得的最大電纜長(cháng)度是不相同的。例 如：當數據信號速率為600Kbit/S時(shí)，采用24AWG電纜，由圖可知最 大電纜長(cháng)度是200m，若采用19AWG電纜（線(xiàn)徑為0。91mm）則電纜長(cháng) 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線(xiàn)徑為0。32mm）則電纜 長(cháng)度只能小于200m。


RS-485總線(xiàn),在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線(xiàn)標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線(xiàn)收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號線(xiàn)。應用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統，其允許最多并聯(lián)32臺驅動(dòng)器和32臺接收器。

以往，PC與智能設備通訊多借助RS232、RS485、以太網(wǎng)等方式，主要取決于設備的接口規范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實(shí)現數據的雙向訪(fǎng)問(wèn)，就必須自己編寫(xiě)通訊應用程序，但這種程序多數都不能符合ISO/OSI的規范，只能實(shí)現較單一的功能，適用于單一設備類(lèi)型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設備聯(lián)