RS232與RS485接口的區(qū)別

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分析儀器中常用到RS232與RS485接口，現(xiàn)就RS232與RS485接口的區(qū)別及各自特點(diǎn)以及在使用中應(yīng)注意事項(xiàng)作以下描述：

1. 什么是RS-232-C接口？采用RS-232-C接口有何特點(diǎn)？傳輸電纜長度如何考慮？
      答：計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。
      在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是"數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)",該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。一般只使用3-9條引線。RS-232-C常用的9條引線的信號內(nèi)容見附表1所示
                              附表1
      引腳序號信號名稱        符號流向         功能
            2 發(fā)送數(shù)據(jù)        TXD DTE→DCEDTE 發(fā)送串行數(shù)據(jù)
            3 接收數(shù)據(jù)        RXD DTE←DCEDTE 接收串行數(shù)據(jù)
            4 請求發(fā)送        RTS DTE→DCEDTE 請求DCE將線路切換到發(fā)送方式
            5 允許發(fā)送        CTS DTE←DCEDCE 告訴DTE線路已接通可以發(fā)送數(shù)據(jù)
            6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR DTE←DCEDCE 準(zhǔn)備好
            7 信號地信號                        公共地
            8 載波檢測        DCD DTE←DCE     表示DCE接收到遠(yuǎn)程載波
            20 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 DTR DTE→DCE     DTE準(zhǔn)備好
            22 振鈴指示        RI   DTE←DCE     表示DCE與線路接通,出現(xiàn)振鈴
      （1）接口的電氣特性
          在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯"1"，-5- -15V；邏輯"0" +5- +15V。噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯"0"，高到-3V的信號作為邏輯"1"
      （2）接口的物理結(jié)構(gòu)
          RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端.
      一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232-C接口,因?yàn)椴皇褂脤Ψ降膫魉涂刂菩盘?/span>,只需三條接口線,即"發(fā)送數(shù)據(jù)"、"接收數(shù)據(jù)"和"信號地"。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。
      （3）傳輸電纜長度
      由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為50英尺，其實(shí)這個4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中大距離會遠(yuǎn)過50英尺，美國DEC公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?/span>10%而得出附表2
      的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中1號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內(nèi)有三對雙絞線，每對由22# AWG組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為DECP.NO.9105856-04是22#AWG的四芯電纜。
                       附表2 DEC 公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
            波特率 1號電纜傳輸距離（英尺）2號電纜傳輸距離（英尺）
            110     5000                   3000
            300     5000                   3000
            1200    3000                   3000
            2400    1000                   500
            4800    1000                   250
            9600    250                    250

2. 什么是RS-485接口？它比RS-232-C接口相比有何特點(diǎn)？
          答：由于RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)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?yàn)榕cTTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。
      （2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。
      （3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)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，大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，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"以兩線間的電壓差為+（2-6）V表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-（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(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps
      （3） RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。
      （4）RS-485接口的大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。
      （5）因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為的串行接口。
      因?yàn)?/span>RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。
      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），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

3. 采用RS485接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？
答：在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線經(jīng)，從發(fā)生器到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的大電纜長度與信號速率的關(guān)系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電纜（線徑為0。51mm），線間旁路電容為52。5PF/M，終端負(fù)載電阻為100歐時所得出。（曲線引自GB11014-89附錄A）。由圖中可知，當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S以下時，假定大允許的信號損失為6dBV時，則電纜長度被限制在1200M。實(shí)際上，圖中的曲線是很保守的，在實(shí)用時是*可以取得比它大的電纜長度。當(dāng)使用不同線徑的電纜。則取得的大電纜長度是不相同的。例如：當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，由圖可知大電纜長度是200m，若采用19AWG電纜（線徑為0。91mm）則電纜長度將可以大于200m；若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜長度只能小于200m。

4、如何實(shí)現(xiàn)RS-485/422多點(diǎn)通訊
答：RS-485總線上任何時候只能有一發(fā)送器發(fā)送。半雙工方式，主從只能一個發(fā)。全雙工方式，主站總可發(fā)送，從站只能有一個發(fā)送。（靠和DE控制）

5、有的系統(tǒng)采用MAX483時運(yùn)行正常，后來改用MAX1480B，發(fā)現(xiàn)不能正常運(yùn)行，應(yīng)考慮什么問題？
答：若檢查并確認(rèn)電路按Data book連接無誤情況下，主要應(yīng)考慮MAX1480B的驅(qū)動器使能時間遠(yuǎn)大于MAX483。MAX1480B驅(qū)動器使能時間大達(dá)100μs（典型值為35μs）。所以，MAX1480B從收態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)送時，在發(fā)送數(shù)據(jù)前應(yīng)有足夠的延時，以驅(qū)動器有效之后，才發(fā)送數(shù)據(jù)。

6、有些用戶問，根據(jù)RS-485網(wǎng)的要求，匹配電阻應(yīng)接在遠(yuǎn)的站點(diǎn)上。但實(shí)際線路連接之后，不知道遠(yuǎn)站點(diǎn)是哪一個，應(yīng)該如何接匹配電阻呢？
答：會出現(xiàn)這種情況，是由于用戶組成RS-485網(wǎng)時，沒有遵循站點(diǎn)至總線的連線應(yīng)盡可能短的原則。如果總線布線遵循這一原則，就不存在不知道哪個站點(diǎn)是遠(yuǎn)的問題。而且要注意，這樣的布線，系統(tǒng)將會工作得不好。
下圖（a）在站點(diǎn)（1）離總線很遠(yuǎn)的情況下是不正確的連接方法，應(yīng)改為圖（b）的接線法。

7、曾有一客戶反映，他們購買的MAX1480B中，有一些工作不正常。
答：我們對工作不正常的芯片進(jìn)行抽檢，發(fā)現(xiàn)這些片子接收器輸出端至電源端（Vcc）按標(biāo)準(zhǔn)接3kΩ電阻時，接收器輸出低電平時電壓偏高，可以達(dá)到2V多，甚至接近3V。對于能正常工作的芯片，有的低電平也可達(dá)1.6V左右。碰到這種情況，可以建議用戶增大該電阻的值，例如增大到10kΩ。

8、某用戶的一種產(chǎn)品采用RS-485通訊接口,由于485的通訊距離有限,問是否有適當(dāng)?shù)姆椒?/span>（比如類似于"中繼器"的產(chǎn)品或元件）可以將485的通訊距離延長至10公里左右。
答：有，很多生產(chǎn)工控設(shè)備的廠商皆有類類似于"中繼器"的產(chǎn)品，例如：ADVANTECH的ADAM-4510，ADAM4510S,其多可連8個即距離可達(dá)1.2x8=9.6km，另外，還可考慮用光纖來傳輸信號，這樣傳輸距離會更長一些。

9、"RS-485"是否與"半雙工"等同？
答：否，RS-485接口可連接成半雙工和全雙工兩種通信方式，半雙工通信芯片有SN75176，SN751276，SN75LBC184，MAX485，MAX1478，MAX3082，MAX1483，全雙工通信的有：SN75179，SN75180，MAX488-491，MAX1482 等。

10、 MAX488/MAX490在點(diǎn)對點(diǎn)通信中工作很正常，為何在點(diǎn)對多點(diǎn)通信時無法正常通信？
答：由于MAX488/MAX490沒有發(fā)送使能控制，因而其輸出無法處于高阻態(tài)，當(dāng)多個輸出被連接在一起時（即點(diǎn)對多點(diǎn)通信時），差分輸出信號線被多個發(fā)送器驅(qū)動（通常為TXD=1對應(yīng)的電平狀態(tài)）；當(dāng)某個節(jié)點(diǎn)開始通信，且發(fā)送TXD=0對應(yīng)的差分電平時，A，B兩線上將形成很大的短路電流，若長時間工作，則接口芯片將損壞；而這種情況不會在點(diǎn)對點(diǎn)通信中發(fā)生，且不會出現(xiàn)在點(diǎn)對多點(diǎn)通信中的處于點(diǎn)的一方，這也是象MAX488/MAX490以及其它一些沒有發(fā)送使能控制的接口的適用范圍。以上是造成這個問題的原因，當(dāng)然，類似情況也會出現(xiàn)在那些帶使能控制而軟件沒有編程控制使能的接口芯片中。

11、RS-485/RS-422接口為何在停止通信時接收器仍有數(shù)據(jù)輸出？
答：由于RS-485/RS-422在發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，要求所有的發(fā)送使能控制信號關(guān)閉且保持接收使能有效，此時，總線驅(qū)動器進(jìn)入高阻狀態(tài)且接收器能夠監(jiān)測總線上是否有新的通信數(shù)據(jù)。但是由于此時總線處于無源驅(qū)動狀態(tài)（若總線有終端匹配電阻時，A和B線的差分電平為0，接收器的輸出不確定，且對AB線上的差分信號的變化很敏感；若無終端匹配，則總線處于高阻態(tài)，接收器的輸出不確定）,容易受到外界的噪聲干擾。當(dāng)噪聲電壓過輸入信號門*（典型值±200mV），接收器將輸出數(shù)據(jù)，導(dǎo)致對應(yīng)的UART接收無效的數(shù)據(jù)，使緊接著的正常通訊出錯；另外一種情況可能發(fā)生在打開/關(guān)閉發(fā)送使能控制的瞬間，使接收器輸出信號，也會導(dǎo)致UART錯誤地接收。解決方法：1）在通訊總線上采用同相輸入端上拉（A線）、反相輸入端下拉（B線）的方法對總線進(jìn)行鉗位，接收器輸出為固定的"1"電平；2）采用內(nèi)置防故障模式的MAX308x系列的接口產(chǎn)品替換該接口電路；3）通過軟件方式消除，即在通信數(shù)據(jù)包內(nèi)增加2-5個起始同步字節(jié)，只有在滿足同步頭后才開始真正的數(shù)據(jù)通訊。

12、RS-485/RS422接口通訊時，在什么條件下需要采用終端匹配？電阻值如何確定？如何配置終端匹配電阻？
答：在長線信號傳輸時，一般為了避免信號的反射和回波，需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性，與電纜的長度無關(guān)。RS-485/RS-422一般采用雙絞線（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Ω之間，典型值為120Ω。在實(shí)際配置時，在電纜的兩個終端節(jié)點(diǎn)上，即近端和遠(yuǎn)端，各接入一個終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點(diǎn)則不能接入終端電阻，否則將導(dǎo)致通訊出錯。

13、為什么RS-232通信接口容易損壞？
答：RS－232接口標(biāo)準(zhǔn)是一種廣泛的普及標(biāo)準(zhǔn)但此標(biāo)準(zhǔn)推出較早，在現(xiàn)代金融，保險(xiǎn)，電信，電子化網(wǎng)絡(luò)已暴露出明顯的問題。一是：兩串口設(shè)備間收發(fā)信號不隔離，經(jīng)過較長電纜，且直接連一起，信號線上有直流電位差，使信號線易受外界干擾。另一個是：傳輸距離短一般為15米，即使在的條件下，電纜長度也不會過60米。又因?yàn)槎嘤脩艨ㄍ尤舾蓚€終端，且串口數(shù)據(jù)線通過多用戶卡都彼此相連，形成一個極易吸收干擾信號的網(wǎng)狀天線。由于上述問題的存在，導(dǎo)致RS－232串口數(shù)據(jù)線對電壓浪涌特別敏感。目前，非交流電源線路的浪涌所引起的損害占據(jù)全部浪涌損害的一大部分。僅僅幾十伏的小幅度瞬變過程就可以通過串行端口毀壞計(jì)算機(jī)的主板、終端的RS－232的接口，其后果是：硬件損壞，數(shù)據(jù)丟失，通訊中斷，以及由此引起停機(jī)所導(dǎo)致的損失。

14、武漢邁威光電技術(shù)有限公司的串口隔離器是如何保護(hù)串口的？
答：邁威公司的串口保護(hù)*性在于它在兩個串口之間加裝隔離器，隔離器用光電耦合器解決信號線路的隔離問題，其性能同使用光纜一樣，從根本上做到了兩個設(shè)備不共地，使信號之間沒有電接觸，把電涌和電位差降在隔離器上，從而起到保護(hù)串口、抑制電涌的作用，即使帶電插拔串口插頭也無安全之虞。實(shí)踐證明，在多用戶卡和終端之間加上串口隔離器，可使每個終端之間在電氣線路上彼此隔離，互不干擾，從根本上解決了損壞串口的難題，使硬件系統(tǒng)安全保護(hù)提高到一個更高水平。同時邁威公司的串口隔離保護(hù)器無需電源，無需改變原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用方便。

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