1，什么是串口?

串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議(不要與通用串行總線Universal Serial Bus或者USB混淆)。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議;很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS- 232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。

串口通信的概念非常簡單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)(byte)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總常不得超過20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長度不得超過2米;而對(duì)于串口而言，長度可達(dá)1200米。

典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：(1)地線，(2)發(fā)送，(3)接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配：

a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為 14400，28800和36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是 GPIB設(shè)備的通信。

b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127(7位)。擴(kuò)展的ASCII碼是0～255(8位)。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本(標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼)，那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語 “包”指任何通信的情況。

c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。

d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位(數(shù)據(jù)位后面的一位)，用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。

2，什么是RS-232?

RS-232 (ANSI/EIA-232標(biāo)準(zhǔn))是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者M(jìn)odem，同時(shí)也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動(dòng)和連線的改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。RS- 232串口通信最遠(yuǎn)距離是50英尺。

DB-9針連接頭

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1 2 3 4 5 /

6 7 8 9 /

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從計(jì)算機(jī)連出的線的截面。

RS-232針腳的功能：

數(shù)據(jù)：

TXD(pin 3)：串口數(shù)據(jù)輸出

RXD(pin 2)：串口數(shù)據(jù)輸入

握手：

RTS(pin 7)：發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求

CTS(pin 8)：清除發(fā)送

DSR(pin 6)：數(shù)據(jù)發(fā)送就緒

DCD(pin 1)：數(shù)據(jù)載波檢測(cè)

DTR(pin 4)：數(shù)據(jù)終端就緒

地線：

GND(pin 5)：地線

其他

RI(pin 9)：鈴聲指示

3，什么是RS-422?

RS -422(EIA RS-422-A Standard)是Apple的Macintosh計(jì)算機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-422使用差分信號(hào)，RS-232使用非平衡參考地的信號(hào)。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)，對(duì)比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。

4，什么是RS-485?

RS -485(EIA-485標(biāo)準(zhǔn))是RS-422的改進(jìn)，因?yàn)樗黾恿嗽O(shè)備的個(gè)數(shù)，從10個(gè)增加到32個(gè)，同時(shí)定義了在最大設(shè)備個(gè)數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號(hào)電壓。有了多個(gè)設(shè)備的能力，你可以使用一個(gè)單個(gè)RS-422口建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。出色抗噪和多設(shè)備能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立連向PC機(jī)的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、其他數(shù)據(jù)收集控制器、HMI或者其他操作時(shí)，串行連接會(huì)選擇RS-485。RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422設(shè)備可以被 RS-485控制。RS-485可以用超過4000英尺的線進(jìn)行串行通行。

DB-9 引腳連接

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1 2 3 4 5 /

6 7 8 9 /

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從計(jì)算機(jī)連出的線的截面。

RS-485和RS-422的引腳的功能

數(shù)據(jù)：TXD+(pin 8)，TXD-(pin 9)，RXD+(pin 4)，RXD-(pin 5)

握手：RTS+(pin 3)，RTS-(pin 7)，CTS+(pin 2)，CTS-(pin 6)

地線：GND (pin 1)

5，什么是握手?

RS -232通行方式允許簡單連接三線：Tx、Rx和地線。但是對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，雙方必須對(duì)數(shù)據(jù)定時(shí)采用使用相同的波特率。盡管這種方法對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠，但是對(duì)于接收方過載的情況這種使用受到限制。這時(shí)需要串口的握手功能。在這一部分，我們討論三種最常用的RS-232握手形式：軟件握手、硬件握手和 Xmodem。

a，軟件握手：我們討論的第一種握手是軟件握手。通常用在實(shí)際數(shù)據(jù)是控制字符的情況，類似于GPIB使用命令字符串的方式。必須的線仍然是三根：Tx， Rx和地線，因?yàn)榭刂谱址趥鬏斁€上和普通字符沒有區(qū)別，函數(shù)SetXModem允許用戶使能或者禁止用戶使用兩個(gè)控制字符XON和OXFF。這些字符在通信中由接收方發(fā)送，使發(fā)送方暫停。

例如：假設(shè)發(fā)送方以高波特率發(fā)送數(shù)據(jù)。在傳輸中，接收方發(fā)現(xiàn)由于CPU忙于其他工作，輸入buffer已經(jīng)滿了。為了暫時(shí)停止傳輸，接收方發(fā)送XOFF，典型的值是十進(jìn)制19，即十六進(jìn)制13，直到輸入buffer空了。一旦接收方準(zhǔn)備好接收，它發(fā)送XON，典型的值是十進(jìn)制17，即十六進(jìn)制11，繼續(xù)通信。輸入buffer半滿時(shí)，LabWindows發(fā)送XOFF。此外，如果XOFF傳輸被打斷，LabWindows會(huì)在buffer達(dá)到75%和 90%時(shí)發(fā)送XOFF。顯然，發(fā)送方必須遵循此守則以保證傳輸繼續(xù)。

b，硬件握手：第二種是使用硬件線握手。和Tx和Rx線一樣，RTS/CTS和DTR/DSR一起工作，一個(gè)作為輸出，另一個(gè)作為輸入。第一組線是RTS (Request to Send)和CTS(Clear to Send)。當(dāng)接收方準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，它置高RTS線表示它準(zhǔn)備好了，如果發(fā)送方也就緒，它置高CTS，表示它即將發(fā)送數(shù)據(jù)。另一組線是DTR(Data Terminal Ready)和DSR(Data Set Ready)。這些現(xiàn)主要用于Modem通信。使得串口和Modem通信他們的狀態(tài)。例如：當(dāng)Modem已經(jīng)準(zhǔn)備好接收來自PC的數(shù)據(jù)，它置高DTR線，表示和電話線的連接已經(jīng)建立。讀取DSR線置高，PC機(jī)開始發(fā)送數(shù)據(jù)。一個(gè)簡單的規(guī)則是DTR/DSR用于表示系統(tǒng)通信就緒，而RTS/CTS用于單個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸。

在LabWindows，函數(shù)SetCTSMode使能或者禁止使用硬件握手。如果CTS模式使能，LabWindows使用如下規(guī)則：當(dāng)PC發(fā)送數(shù)據(jù)：RS-232庫必須檢測(cè)CTS線高后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。

當(dāng)PC接收數(shù)據(jù)：

如果端口打開，且輸入隊(duì)列有空接收數(shù)據(jù)，庫函數(shù)置高RTS和DTR。

如果輸入隊(duì)列90%滿，庫函數(shù)置低RTS，但使DTR維持高電平。

如果端口隊(duì)列近乎空了，哭喊數(shù)置高RTS，但使DRT維持高電平。

如果端口關(guān)閉，庫函數(shù)置低RTS和DTR。

c，XModem握手：最后討論的握手叫做XModem文件傳輸協(xié)議。這個(gè)協(xié)議在Modem通信中非常通用。盡管它通常使用在Modem通信中， XModem協(xié)議能夠直接在其他遵循這個(gè)協(xié)議的設(shè)備通信中使用。在LabWindows中，實(shí)際的XModem應(yīng)用對(duì)用戶隱藏了。只要PC和其他設(shè)備使用 XModem協(xié)議，在文件傳輸中就使用LabWindows的XModem函數(shù)。函數(shù)是XModemConfig，XModemSend和 XModemReceive。

XModem使用介于如下參數(shù)的協(xié)議：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、 start_delay、max_tries、packet_size。這些參數(shù)需要通信雙方認(rèn)定，標(biāo)準(zhǔn)的XModem有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義：然而，可以通過 XModemConfig函數(shù)修改，以滿足具體需要。這些參數(shù)的使用方法由接收方發(fā)送的字符neg_ack確定。這通知發(fā)送方其準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。它開始嘗試發(fā)送，有一個(gè)超時(shí)參數(shù)start_delay;當(dāng)超時(shí)的嘗試超過max_ties次數(shù)，或者收到接收方發(fā)送的start_of_data，發(fā)送方停止嘗試。如果從發(fā)送方收到start_of_data，接收方將讀取后繼信息數(shù)據(jù)包。包中含有包的數(shù)目、包數(shù)目的補(bǔ)碼作為錯(cuò)誤校驗(yàn)、packet_size字節(jié)大小的實(shí)際數(shù)據(jù)包，和進(jìn)一步錯(cuò)誤檢查的求和校驗(yàn)值。在讀取數(shù)據(jù)后，接收方會(huì)調(diào)用wait_delay，然后想發(fā)送方發(fā)送響應(yīng)。如果發(fā)送方?jīng)]有收到響應(yīng)，它會(huì)重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到收到響應(yīng)或者超過重發(fā)次數(shù)的最大值max_tries。如果一直沒有收到響應(yīng)，發(fā)送方通知用戶傳輸數(shù)據(jù)失敗。

由于數(shù)據(jù)必須以pack_size個(gè)字節(jié)按包發(fā)送，當(dāng)最后一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，如果數(shù)據(jù)不夠放滿一個(gè)數(shù)據(jù)包，后面會(huì)填充ASCII碼NULL(0)字節(jié)。這導(dǎo)致接收的數(shù)據(jù)比原數(shù)據(jù)多。在XModem情況下一定不要使用XON/XOFF，因?yàn)閄Modem發(fā)送方發(fā)出包的數(shù)目很可能增加到XON/OFF控制字符的值，從而導(dǎo)致通信故障。

RS485 半雙工接法為：RX+ 和TX+ 并聯(lián)為Data+;RX- 和TX- 并聯(lián)為Data-。RS485 全雙工/RS422 接法為：FULL 和GND 短接;信號(hào)線為RX+，TX+，RX-，TX-，可根據(jù)需要連接GND。

一、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(shí)，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(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)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)是目前最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(huì)(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(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信 號(hào)的電平加以規(guī)定。

(1)接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號(hào)內(nèi)容見附表1所示

(2)接口的電氣特性 在RS-232-C中任何一條信號(hào)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(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào) 作為邏輯“1” 附表1

(3)接口的物理結(jié)構(gòu) RS-232-C接口連接器一般使用型號(hào)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?duì)方的傳送控制信號(hào),只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。

(4)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(gè)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)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過50英尺，美國DEC公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?0%而得出附表2 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中1號(hào)電纜為屏蔽電纜，型號(hào)為DECP.NO.9107723 內(nèi)有三對(duì)雙絞線，每對(duì)由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號(hào)電纜為不帶屏蔽的電纜。型號(hào)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

二、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(hào)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(shí)，波特率為20Kbps。

3、接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)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，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能 用在50米左右。

針對(duì)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(hào)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)最高傳輸速率為10Mbps

3、RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)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接口的最大傳輸距離標(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(gè)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(gè)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)。

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)就使其成為首選的串行接口。因?yàn)镽S485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)。

三、采用RS485接口時(shí)，傳輸電纜的長度如何考慮?

答：在使用RS485接口時(shí)，對(duì)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(hào)傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號(hào)速率的函數(shù)，這個(gè) 長度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號(hào)速率的關(guān)系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜(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(shí)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(hào)速率降低到90Kbit/S以下時(shí)，假定最大允許的信號(hào)損失為6dBV時(shí)， 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(shí)是完全可以取得比它大的電纜長度。當(dāng)使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例 如：當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)速率為600Kbit/S時(shí)，采用24AWG電纜，由圖可知最 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。

串口控制

通常我們對(duì)于視頻服務(wù)器、錄像機(jī)、切換臺(tái)等直接播出、切換控制主要使用串口進(jìn)行，主要使用到RS-232、RS-422與RS-485三種接口控制。下面就串口的接口標(biāo)準(zhǔn)以及使用和外部插件和電纜進(jìn)行探討。

RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。例如：視頻服務(wù)器都帶有多個(gè)RS422串行通訊接口，每個(gè)接口均可通過RS422通訊線由外部計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)記錄與播放。視頻服務(wù)器除提供各種控制硬件接口外，還提供協(xié)議接口，如RS422接口除支持RS422的Profile協(xié)議外，還支持 Louth、Odetics 、BVW等通過RS422控制的協(xié)議。

RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布。RS-422由RS-232發(fā)展而來，為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100Kbps時(shí))，并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。

1. S-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)

目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最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(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地。典型的RS-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5~+15V，負(fù)電平在-5~-15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)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(fā)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，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20Kbps。RS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備)通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。

2. RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)

(1)平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)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(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2~+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2V~6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)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?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。

(2)RS-422電氣規(guī)定

由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Salve)，從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。RS-422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對(duì)單獨(dú)的雙絞線)實(shí)現(xiàn)。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米)，最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。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(shí)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最遠(yuǎn)端。

(3)RS-485電氣規(guī)定

由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)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(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。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。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。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(hào)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(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。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滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

審核編輯：湯梓紅