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RS232-485串口通信详解
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2012-11-06
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关于常用串口通信的一份详细资料,介绍了RS232和RS485的1区别和各自的工作原理,以及实现的具体电路图。
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串口通信详解
一、RS-232
在 年发布,命名为 ,作为工业标准,以保证不同厂家产品
之间的兼容。 是美国电子工业协会 ()
制定的一种串行物理接口标准。 是英文“推荐标准”的缩写, 为标识号, 表示修改
次数。 总线标准设有 条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情
况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一
条接收线及一条地线。 标准规定的数据传输速率为每秒 、、
、、、、、、、、 波特。 标准
规定,驱动器允许有 ! 的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用
!"# 的通信电缆时,最大通信距离为 #;若每米电缆的电容量减小,通信距离可
以增加。传输距离短的另一原因是 属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共
模干扰等问题,因此一般用于 # 以内的通信。
目前 是 $ 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 被定义为
一种在低速率串行通讯中增加通讯
距离的单端标准。 采取不
平衡传输方式,即所谓单端通讯。
针串口(%&) 针串口(%&)
针
号
功能说明 缩写
针
号
功能说明 缩写
数据载波检测
%%
数据载波检测
%
%
接收数据
'%
接收数据
'
%
发送数据
('%
发送数据
('%
数据终端准备
%(
数据终端准备
%(
信号地
)*%
信号地
)*
%
数据设备准备好
%
数据准备好
%
请求发送
(
请求发送
(
清除发送
(
清除发送
(
振铃指示
%++
振铃指示
%+
+
图
收、发端的数据信号是相对于信号地,如从 %( 设备发出的数据在使用 %& 连接
器时是 脚相对 脚(信号地)的电平,%& 各引脚定义参见图 。典型的 信
号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在,~,-,负电平
在~- 电平。当无数据传输时,线上为 ((+,从开始传送数据到结束,线上电平从
((+ 电平到 电平再返回 ((+ 电平。接收器典型的工作电平在,~,- 与~
-。由于发送电平与接收电平的差仅为 - 至 - 左右,所以其共模抑制能力差,再加上
双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约 米,最高速率为 ./"。 是为点
对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为 ~.0。所以
适合本地设备之间的通信。
串口通信接线方法(三线制)
首先,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚
和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连
同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连 对 针串口和 针串口,均是 与
直接相连;
两个不同串口(不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口)
1 针- 针 针- 针 针- 针
上面表格是对微机标准串行口而言的,还有许多非标准设备,如接收 )$ 数据或电子
罗盘数据,只要记住一个原则:接收数据针脚(或线)与发送数据针脚(或线)相连,彼
些交叉,信号地对应相接。
规定
工作方式 单端 差分 差分
节点数 收、 发 发 收 发 收
最大传输电缆长度 英尺 英尺 英尺
最大传输速率
2/" 3/" 3/"
最大驱动输出电压
,"-
4-~
,-
-~,-
驱动器输出信号电平
5负载最小值6
负载 ,"-~,"-
,"4- ,"4-
驱动器输出信号电平
5空载最大值6
空载
,"- ,"- ,"-
驱动器负载阻抗506 2~2
摆率5最大值6
-"7 *" *"
接收器输入电压范围
,"-
-~
,-
-~,-
接收器输入门限
,"- ,"#- ,"#-
接收器输入电阻506 2~2 25最小6
82
驱动器共模电压
11
-~,- -~,-
接收器共模电压
11
-~,- -~,-
表
二、RS485 和 RS422
由 发展而来,它是为弥补 之不足而提出的。为改进
通信距离短、速率低的缺点, 定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到
3/",传输距离延长到 英尺(速率低于 ./" 时),并允许在一条平衡总线
上连接最多 个接收器。 是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被
命名为 (" 标准。为扩展应用范围, 又于 年在 基础上制定
了 标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,
同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为 ("
标准。由于 提出的建议标准都是以“9作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然
习惯将上述标准以 作前缀称谓。
平衡传输
、 与 不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,
它使用一对双绞线,将其中一线定义为 ,另一线定义为 &,如图 。
图
通常情况下,发送驱动器 、& 之间的正电平在,~,-,是一个逻辑状态,负电平
在~-,是另一个逻辑状态。另有一个信号地 ,在 中还有一“使能”端,而在
中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当
“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“9与“9
的第三态。
接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将 与 && 对应相连,当在收
端 & 之间有大于,#- 的电平时,输出正逻辑电平,小于#- 时,输出负逻辑电
平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在 #- 至 - 之间。参见图 。
图
电气规定
标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特
性。图 是典型的 四线接口。实际上还有一根信号地线,共 根线。图 是
其 %& 连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比 更强的
驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接 个节点。即一个主
设备(3),其余为从设备(:),从设备之间不能通信,所以 支
持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为 .,故发端最大负载能力是
;.,0(终接电阻)。 四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因
此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式('<*"
'<!! 握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。
图 图
的最大传输距离为 英尺(约 米),最大传输速率为 3/"。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在 ./" 速率以下,才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般 米长的双绞线上所能获得的最大传
输速率仅为 3/"。
需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时
可不需终接电阻,即一般在 米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。
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