RS232、RS485、RS422应用总结

 

一、基础知识

1、串口通信：

(1)

       串口通信按位发送和接收字节，串口用于传输ASCII数据，由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。

(2)串口数据包的组成：

起始位：由1个逻辑 0 的数据位表示

结束位：由 0.5、 1、 1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示

有效数据：在起始位后紧接着的就是有效数据，有效数据的长度常被约定为 5、 6、 7 或 8 9位长，通常一字节数据先发送低位数据，后发送高位数据。

校验位：可选，为的是数据的抗干扰性。如有奇校验、偶校验、无校验。

            奇校验：比如一个 8 位长的有效数据为： 01101001，此时总共有 4 个“ 1”，为达到奇校验效果，校验位为“ 1”，最后传输的数据将是 8 位的有效数据加上 1 位的校验位总共 9 位。

            偶校验：比如一个 8 位长的有效数据为： 01101001，此时总共有 4 个“ 1”，为达到偶校验效果，校验位为“ 0”，最后传输的数据将是 8 位的有效数据加上 1 位的校验位总共 9 位。

            无校验：数据包中不包含校验位。

 2、RS232   

（1）个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。 

（2）最简单的RS232由三个线组成，TXD、RXD、GND

（3）通常计算机和其它终端设备都是使用TTL电平，故计算机与其他终端通过RS232进行通信时，计算机和终端都要一个电平转换芯片，计算机侧使用USB转RS232转换器。

TTL电平:TTL电平是TTL电路输出的电平，TTL电路全称“晶体管-逻辑管逻辑电路”，TTL电平规定：

输入输出	逻辑1	逻辑0
输出电路	电压大于等于2.4V	电压小于等于0.4V
输入电路	电压大于等于2V	电压小于等于0.8V

RS232逻辑电平：

信号1=+3V～+15V

信号0=-3V～-15V

（4）RS232的缺点：接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

3、RS485

（1）RS485电气特性：

	逻辑1	逻辑0
两线间的电压差	+（2-6）v	-(2-6)v

 

RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。

RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

（2）RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。

（3）RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制（以前有四线制接法，只能实现点对点的通信方式，现很少采用），多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

（4）RS485连接方式：把TTL转为485，实质是一个集成芯片，其间无任何程序代码，纯粹硬件逻辑。同理，将485电平转为TTL也是如此。现在很多芯片把接收和转换都集成到一块IC，注意，转换器和接收器依旧是没有同时工作的，常见的转换芯片是MAX485。

传输方式：差分

传输介质：双绞线

标准节点数：32

最远通信距离：1200m 共模电压最大、最小值：+12V；-7V

差分输入范围：-7V～+12V

接收器输入灵敏度：±200mV

接收器输入阻抗：≥12kΩ

4、RS422

（1）RS-422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。实际上还有一根信号地线，共5根线。由于接收器采用高输入阻抗 和发送驱动器比RS232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10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备 （Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电 阻）。

（2）RS-422的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于：RS-422有4根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工）。RS-485有2根信号线：发送和接收都是A和B。由于RS-485的收与发是共用两根线所以不能够同时收和发（半双工）。

  RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS- 485接收器最小输入阻抗为12k，RS-422是4k；RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中 应用。

5、总结

无论是RS232、RS422还是RS485本质上都是一种物理层协议，改变的是信号的传输方式，它们使用的协议还是串口通信协议PC、单片机还是FPGA输出的是以TTL电平传输的串口通信协议，需要通过通信转换芯片转换成RS232、RS422或RS485信号。

二、实际应用

AMD2682转换芯片的应用：

1、ADM2682E/ADM2687E是具备±15 kV ESD保护功能的完全集成式5 kV rm信号和电源隔离数据收发器，适合多点传输线路
上的高速通信应用。ADM2682E/ADM2687E集成了一个5 kV rms隔离DC/DC电源，省去了外部DC/DC隔离模块。

2、引脚说明：

3、RS485设计方式

RS485工作在半双工的工作状态，RE引脚和DE引脚连接在一块，当输入为高电平时，芯片工作在发送状态，当输入电平为低电平时，芯片工作在接收状态。

与PC的连接方式：

4、RS422设计方式

 

芯片的RE引脚输入低电平，DE引脚输入高电平，则芯片工作在全双功能状态。

说明：（1）RS485A和RS485B为接收器的输入端，A为正，B为负

           （2）RS485Y和RS485Z为驱动器的输出端，Y为正，Z为负

与PC的连接方式：