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RS232 RS422 RS485的本質區別

2017-12-08      247

一、串口簡介
RS-232、RS-422與RS-485都是串行數據接口標準,zui初都是由電子工業協會(EIA)制訂并發布的,RS-232在1962年發布,命名為EIA-232-E,作為工業標準,以保證不同廠家產品之間的兼容。RS-422由RS-232發展而來,它是為彌補RS-232之不足而提出的。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點,RS-422定義了一種平衡通信接口,將傳輸速率提高到10Mb/s,傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100kb/s時),并允許在一條平衡總線上連接zui多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范,被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴展應用范圍,EIA又于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準,增加了多點、雙向通信能力,即允許多個發送器連接到同一條總線上,同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性,擴展了總線共模范圍,后命名為TIA/EIA-485-A標準。由于EIA提出的建議標準都是以“RS”作為前綴,所以在通訊工業領域,仍然習慣將上述標準以RS作前綴稱謂。

RS-232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定,而不涉及接插件、電纜或協議,在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議。因此在視頻界的應用,許多廠家都建立了一套高層通信協議,或公開或廠家*使用。如錄像機廠家中的Sony與松下對錄像機的RS-422控制協議是有差異的,視頻服務器上的控制協議則更多了,如Louth、Odetis協議是公開的,而ProLINK則是基于Profile上的。

二、RS-232串行接口標準
目前RS-232是PC機與通信工業中應用zui廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊。 

收、發端的數據信號是相對于信號地,如從DTE設備發出的數據在使用DB25連接器時是2腳相對7腳(信號地)的電平。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動,在發送數據時,發送端驅動器輸出正電平在+5~+15V,負電平在-5~-15V電平。當無數據傳輸時,線上為TTL,從開始傳送數據到結束,線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由于發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上雙絞線上的分布電容,其傳送距離zui大為約15米,zui高速率為20kb/s。RS-232是為點對點(即只用一對收、發設備)通訊而設計的,其驅動器負載為3~7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。其有關電氣參數參見下表。 
 
規定                  RS232             RS422           R485
工作方式              單端               差分              差分
節點數               1收、1發         1發10收         1發32收
zui大傳輸電纜長度      50英尺            400英尺           400英尺
zui大傳輸速率           20Kb/S            10Mb/s            10Mb/s
zui大驅動輸出電壓      +/-25V           -0.25V~+6V       -7V~+12V
驅動器輸出信號電平(負載zui小值) 負載 +/-5V~+/-15V    +/-2.0V           +/-1.5V
驅動器輸出信號電平(空載zui大值) 空載    +/-25V        +/-6V             +/-6V
驅動器負載阻抗(Ω)       3K~7K            100                54
擺率(zui大值)              30V/μs             N/A              N/A
接收器輸入電壓范圍        +/-15V           -10V~+10V        -7V~+12V
接收器輸入門限            +/-3V              +/-200mV         +/-200mV
接收器輸入電阻(Ω)           3K~7K              4K(zui小)           ≥12K
驅動器共模電壓             -3V~+3V            -1V~+3V
接收器共模電壓               -7V~+7V          -7V~+12V


三、RS-422與RS-485串行接口標準

1.平衡傳輸 
RS-422、RS-485與RS-232不一樣,數據信號采用差分傳輸方式,也稱作平衡傳輸,它使用一對雙絞線,將其中一線定義為A,另一線定義為B。 
通常情況下,發送驅動器A、B之間的正電平在+2~+6V,是一個邏輯狀態,負電平在-2~6V,是另一個邏輯狀態。另有一個信號地C,在RS-485中還有一“使能”端,而在RS-422中這是可用可不用的。“使能”端是用于控制發送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時,發送驅動器處于高阻狀態,稱作“第三態”,即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態。
接收器也作與發送端相對的規定,收、發端通過平衡雙絞線將AA與BB對應相連,當在收端AB之間有大于+200mV的電平時,輸出正邏輯電平,小于-200mV時,輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。
 
2.RS-422電氣規定
RS-422標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”,它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線,共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力,故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點,zui多可接10個節點。即一個主設備(Master),其余為從設備(Salve),從設備之間不能通信,所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k,故發端zui大負載能力是10×4k+100Ω(終接電阻)。RS-422四線接口由于采用單獨的發送和接收通道,因此不必控制數據方向,各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對單獨的雙絞線)實現。 

RS-422的zui大傳輸距離為4000英尺(約1219米),zui大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能達到zui大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得zui高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的zui大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-422需要一終接電阻,要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的zui遠端。 
RS-422有關電氣參數見表1 
3.RS-485電氣規定 
由于RS-485是從RS-422基礎上發展而來的,所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式,二線制可實現真正的多點雙向通信。 
而采用四線連接時,與RS-422一樣只能實現點對多的通信,即只能有一個主(Master)設備,其余為從設備,但它比RS-422有改進, 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備。
RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的,RS-485是-7V至+12V之間,而RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器zui小輸入阻抗為12k,RS-422是4k;RS-485滿足所有RS-422的規范,所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。
RS-485有關電氣規定參見表1。 
RS-485與RS-422一樣,其zui大傳輸距離約為1219米,zui大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用規定zui長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得zui高速率傳輸。一般100米長雙絞線zui大傳輸速率僅為1Mb/s。 
RS-485需要2個終接電阻,其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端

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