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RS232與RS485接口的區(qū)別

點(diǎn)擊次數(shù):31461 發(fā)布時(shí)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(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(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(gè)25個(gè)腳的DB25連接器,對連接器的每個(gè)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
         
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"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-2525芯插頭座,通常插頭在DCE,插座在DTE.
     
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,"發(fā)送數(shù)據(jù)"、"接收數(shù)據(jù)""信號地"。所以采用DB-99芯插頭座,傳輸線采用屏蔽雙絞線。
     
3傳輸電纜長度
     
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.9105856-0422#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(shí),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+2-6V表示;邏輯"0"以兩線間的電壓差為-2-6V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。
     
4RS-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,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)。
     
5RS-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-99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(shí),傳輸電纜的長度如何考慮?
         
答:在使用RS485接口時(shí),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(gè)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051mm),線間旁路電容為525PF/M,終端負(fù)載電阻為100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)信號速率降低到90Kbit/S以下時(shí),假定大允許的信號損失為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*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(shí),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032mm)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(shí)候只能有一發(fā)送器發(fā)送。半雙工方式,主從只能一個(gè)發(fā)。全雙工方式,主站總可發(fā)送,從站只能有一個(gè)發(fā)送。(靠和DE控制)
5、有的系統(tǒng)采用MAX483時(shí)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(shí)間遠(yuǎn)大于MAX483MAX1480B驅(qū)動器使能時(shí)間大達(dá)100μs(典型值為35μs)。所以,MAX1480B從收態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)送時(shí),在發(fā)送數(shù)據(jù)前應(yīng)有足夠的延時(shí),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(gè),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(shí),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(gè)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(shí),接收器輸出低電平時(shí)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:ADVANTECHADAM-4510ADAM4510S,其多可連8個(gè)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SN75176SN751276,SN75LBC184MAX485,MAX1478MAX3082,MAX1483,全雙工通信的有:SN75179SN75180,MAX488-491MAX1482 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(shí)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(gè)輸出被連接在一起時(shí)(即點(diǎn)對多點(diǎn)通信時(shí)),差分輸出信號線被多個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)開始通信,且發(fā)送TXD=0對應(yīng)的差分電平時(shí),A,B兩線上將形成很大的短路電流,若長時(shí)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(gè)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(shí)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(shí),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(shí)總線處于無源驅(qū)動狀態(tài)(若總線有終端匹配電阻時(shí),AB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(gè)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(shí),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(shí),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100140Ω之間,典型值為120Ω。在實(shí)際配置時(shí),在電纜的兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上,即近端和遠(yuǎn)端,各接入一個(gè)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:RS232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(gè)是:傳輸距離短一般為15,即使在的條件下,電纜長度也不會過60。又因?yàn)槎嘤脩艨ㄍ尤舾蓚€(gè)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(gè)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RS232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RS232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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)更高水平。同時(shí)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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