RS232與RS485接口的區(qū)別

點擊次數(shù)：32257 發(fā)布時間：2009-04-07

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

1. 什么是RS-232-C接口？采用RS-232-C接口有何特點？傳輸電纜長度如何考慮？
      答：計算機與計算機或計算機與終端之間的數(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準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。 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)、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是"數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準",該標準規(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)設備準備好 DSR DTE←DCEDCE 準備好
            7 信號地信號                        公共地
            8 載波檢測        DCD DTE←DCE     表示DCE接收到遠程載波
            20 數(shù)據(jù)終端準備好 DTR DTE→DCE     DTE準備好
            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邏輯關系。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）接口的物理結構
          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.
      一些設備與PC機連接的RS-232-C接口,因為不使用對方的傳送控制信號,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標準規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中大距離會遠過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
      的實驗結果。其中1號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線，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 公司的實驗結果
            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？
          答：由于RS-232-C接口標準出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點：
      （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，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成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。
      （4）傳輸距離有限，大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能用在50米左右。
          針對RS-232-C的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點：
      （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接口是采用平衡驅動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接口的大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達 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備網(wǎng)絡。
      （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)點就使其成為的串行接口。
      因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡，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，從發(fā)生器到負載其數(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。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實用時是*可以取得比它大的電纜長度。當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、如何實現(xiàn)RS-485/422多點通訊
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時運行正常，后來改用MAX1480B，發(fā)現(xiàn)不能正常運行，應考慮什么問題？
答：若檢查并確認電路按Data book連接無誤情況下，主要應考慮MAX1480B的驅動器使能時間遠大于MAX483。MAX1480B驅動器使能時間大達100μs（典型值為35μs）。所以，MAX1480B從收態(tài)轉為發(fā)送時，在發(fā)送數(shù)據(jù)前應有足夠的延時，以驅動器有效之后，才發(fā)送數(shù)據(jù)。

6、有些用戶問，根據(jù)RS-485網(wǎng)的要求，匹配電阻應接在遠的站點上。但實際線路連接之后，不知道遠站點是哪一個，應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，沒有遵循站點至總線的連線應盡可能短的原則。如果總線布線遵循這一原則，就不存在不知道哪個站點是遠的問題。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（1）離總線很遠的情況下是不正確的連接方法，應改為圖（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行抽檢，發(fā)現(xiàn)這些片子接收器輸出端至電源端（Vcc）按標準接3kΩ電阻時，接收器輸出低電平時電壓偏高，可以達到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?shù)姆椒?/span>（比如類似于"中繼器"的產品或元件）可以將485的通訊距離延長至10公里左右。
答：有，很多生產工控設備的廠商皆有類類似于"中繼器"的產品，例如：ADVANTECH的ADAM-4510，ADAM4510S,其多可連8個即距離可達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在點對點通信中工作很正常，為何在點對多點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)，當多個輸出被連接在一起時（即點對多點通信時），差分輸出信號線被多個發(fā)送器驅動（通常為TXD=1對應的電平狀態(tài)）；當某個節(jié)點開始通信，且發(fā)送TXD=0對應的差分電平時，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對點通信中發(fā)生，且不會出現(xiàn)在點對多點通信中的處于點的一方，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)送使能控制信號關閉且保持接收使能有效，此時，總線驅動器進入高阻狀態(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)，導致對應的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/關閉發(fā)送使能控制的瞬間，使接收器輸出信號，也會導致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）的方法對總線進行鉗位，接收器輸出為固定的"1"電平；2）采用內置防故障模式的MAX308x系列的接口產品替換該接口電路；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。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。在實際配置時，在電纜的兩個終端節(jié)點上，即近端和遠端，各接入一個終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點則不能接入終端電阻，否則將導致通訊出錯。

13、為什么RS-232通信接口容易損壞？
答：RS－232接口標準是一種廣泛的普及標準但此標準推出較早，在現(xiàn)代金融，保險，電信，電子化網(wǎng)絡已暴露出明顯的問題。一是：兩串口設備間收發(fā)信號不隔離，經過較長電纜，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。又因為多用戶卡往往要接若干個終端，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算機的主板、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，以及由此引起停機所導致的損失。

14、武漢邁威光電技術有限公司的串口隔離器是如何保護串口的？
答：邁威公司的串口保護*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)安全保護提高到一個更高水平。同時邁威公司的串口隔離保護器無需電源，無需改變原有網(wǎng)絡結構，使用方便。

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