RS-232/422/485和CAN總線是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中比較常見的通訊方式，可用于不同設(shè)備間進行數(shù)據(jù)傳輸和通信。不同的通訊線具有不同的傳輸速率和傳輸距離，如何能讓其實現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳輸呢？

先簡單介紹下什么是RS-232、RS-422、RS-485和CAN總線。

1

RS-232

RS-232（又稱EIA RS-232）是常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一，是一種比較老的標(biāo)準(zhǔn)。全雙工通信，需要地線、發(fā)送線和接收線三條線。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點對點的通信，抗干擾能力較差。

RS-232通常使用DB9或DB25的連接器，并需要進行奇偶校驗。RS-232的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送電平為-12V~12V，但實際上很少達到這個范圍。

工業(yè)控制上RS-232一般只用RXD、TXD、GND三條線。

RS-232適合本地設(shè)備之間的通信，如連接鼠標(biāo)、打印機、工業(yè)儀器儀表，也用于驅(qū)動和連線的改進，實際應(yīng)用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值。

2

RS-485

RS-485也是一種常見的串行通信接口。支持多點和遠(yuǎn)距離傳輸，采用半雙工通訊方式。它增加了設(shè)備的個數(shù)，同時定義了在最大設(shè)備個數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號電壓。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，數(shù)據(jù)傳輸速率高，具有良好的抗干擾能力、出色抗噪性和多設(shè)備能力，信號能傳輸上千米，彌補了RS-232通訊距離短的問題。

3

RS-422

RS-422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh計算機的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。采用全雙工通訊方式，有4根信號線（相當(dāng)于把232的RX、TX分別分成兩根線），收與發(fā)是分開的，可以同時進行收和發(fā)。RS-422使用差分信號以及非平衡參考地的信號。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號，對比RS-232，它能更好地抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離，在工業(yè)環(huán)境中尤為適用。

推薦閱讀：《什么是串口通信？串口常見通信問題如何解決？》

電平標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)通訊使用的電平標(biāo)準(zhǔn)不同，串口通訊可分為TTL標(biāo)準(zhǔn)及RS-232標(biāo)準(zhǔn)，見下表。

常見的電子電路中一般使用TTL的電平標(biāo)準(zhǔn)，理想狀態(tài)下，使用5V表示二進制邏輯1，使用0V表示邏輯0；而RS-232為了增加串口通訊的遠(yuǎn)距離傳輸及抗干擾能力，它使用-15V表示邏輯1，+15V表示邏輯0。

因為控制器一般使用TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，所以常常會使用MA3232芯片對TTL及RS-232電平的信號進行互相轉(zhuǎn)換。

4

CAN總線

CAN總線（Controller Area Network）是德國BOSCH從80年代初為了解決現(xiàn)代汽車中眾多控制、測試系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，從而開發(fā)出來的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是可以用雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維來作為通信介質(zhì)的一種多主總線，通信速率最高可達1Mbps。相較于許多RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間各節(jié)點的數(shù)據(jù)通信實時性較強。

5

傳輸距離

RS-232數(shù)據(jù)傳輸速率較低，標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率范圍是110bps~115200bps，RS-232適用于短距離傳輸，距離多在15m范圍內(nèi)。

RS-485使用差分信號傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率高，可達10Mbps，可擴展至1200米以上的距離。

RS-422接口的最大傳輸速率為10Mbps，最大傳輸距離約1200米。

高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)：通信速率為125Kbps~1Mbps，總線長度≤40米；低速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)：通信速率為10～125Kbps，傳輸速率為40kbps時，總線長度可達1000米。

針對上述的通訊方式，正常情況下，通訊距離：RS-232 ＜ CAN ＜ RS-422 ＜RS-485

但通信距離受通訊速率、連接線、外部干擾等多種因素影響，實際傳輸距離與理論上會存在一定差異。

①波特率

于串口通信而言，通常波特率越大，傳輸速率越快，傳輸距離就越短，抗干擾能力越差。一般通信兩端設(shè)備都要設(shè)成相同的波特率，但有些設(shè)備也可以自適應(yīng)波特率。串口常用的波特率是9600bps，在9600波特率下，RS-232建議通訊距離在13米以內(nèi)。

②連接線

長距離信號傳輸時，采用雙絞線進行數(shù)據(jù)傳輸，可以從物理上減弱噪聲對信號傳輸過程中的耦合。帶屏蔽層的雙絞線，還可以避免外界強電磁環(huán)境干擾。接線一定要嚴(yán)格，需要接地的最好接地，有些485通信還需要考慮接上終端電阻來匹配；如果是RS-232通信，盡量不要讓線太長。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，如RS-485在100Kbps速率以下才可能達到規(guī)定最遠(yuǎn)的傳輸距離；只有在很短的距離下才能獲得最高傳輸速率。一般100米的雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

③外部干擾

遠(yuǎn)離干擾源是現(xiàn)場最常用的手段之一，在實際布線中，需要盡量保證將強電和弱電分開，盡可能相互遠(yuǎn)離；若實在無法避開，最好是交叉垂直布線。如RS-232傳輸距離短的其中一個原因就是232屬于單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。