RS232，RS422和RS485知识整理

一、RS232

  RS-232-C是个人计算机上常用的通讯接口之一，由EIA所制定的异步传输标准接口。常见的RS-232接口通常以9针脚（DB9）或25针脚（DB25）的形态出现，而工业控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。

  采用差分信号负逻辑，逻辑“1”以两线间的电压差为-(2~6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为+(2~6)V表示。

  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。具体通讯距离还与通信速率有关，例如，在9600pbs时，普通双绞屏蔽线时，距离可达30-35米。

  接口使用信号线和GND与其他设备形成共地模式的通信，这种共地模式传输容易产生干扰，并且抗干扰性能也比较弱。EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平也都作了规定。

举例说明RS-232 9针脚接口定义：

针脚接口

串口接线图

二、RS422输出

  RS-422由RS-232发展而来，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。

  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，所以RS-422定义为全双工的，一般额外地多一根地线。由于接收器采用高输入阻抗且发送驱动器比RS-232具有更强的驱动能力，所以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），而从设备之间不能通信，故RS-422支持点对多的双向通信。如接收器输入阻抗为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。

三、RS485

  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。

  RS-485有2根信号线：发送和接收都是A和B，收发共用两根线，所以不能够同时收和发被定义为半双工的。由于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。

  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。接收端：A比B高200mV以上即认为是逻辑"1",A 比B 低200mV以上即认为是逻辑"0"。

  一个RS-485驱动器的驱动能力一般可以驱动32个接收器（即接收器为1/32单位负载）。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。既然继承了RS-422，所以RS-485可以为全双工的，现在大多数全双工RS-485驱动/接收器对都是标：RS-422/RS-485的，因为全双工RS-485的驱动/接收器可以用在RS422网络。

  RS-485最大的通信距离约为1219m，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 100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485采用平衡发送驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。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。

  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，这有二个原因：

  （1）共模干扰问题： 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了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

  （2）EMI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。由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路。            

  (3）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。

  （4）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。