背景

   計算機(jī)與計算機(jī)或計算機(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，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。串口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來劃分，包括RS232、RS422、RS485等。

   以下資料是小編結(jié)合往年資料，嘔心瀝血整理出來的，希望能讓大家更好的理解什么是RS232,RS485,RS422？

什么是RS232？

   1) 基本概念

   RS232接口符合美國電子工業(yè)聯(lián)盟(EIA)制定的串行數(shù)據(jù)通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，原始編號全稱是EIA-RS-232（簡稱RS232）。RS232是串行通訊領(lǐng)域最早的標(biāo)準(zhǔn)之一，它定義了數(shù)據(jù)的傳輸方式、電氣特性以及物理連接方式，被廣泛用于計算機(jī)串行接口外設(shè)連接，連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號功能及傳送過程。

   傳輸距離短，只有15米,RS232在總線上只能連接1個收發(fā)器，且不支持多站收發(fā)，所以只能點對點通信；可做到雙向傳輸，全雙工通訊，最高傳輸速率20kbps。

   2）其他特點

   RS232采用三芯雙絞線，三芯屏蔽線。

   RS232用USB轉(zhuǎn)換口，可以獲得高傳輸速度，解決USB接口不能遠(yuǎn)距離傳輸缺點。

   還采用了單向通訊的方式，即只能在一個方向上傳輸數(shù)據(jù)，而不能同時在兩個方向上傳輸數(shù)據(jù)。

   RS232使用的是異步傳輸方式，即數(shù)據(jù)幀中不包含時鐘信號，而是通過起始位和停止位來確定數(shù)據(jù)的傳輸時序。此外，RS232還使用負(fù)電平表示邏輯1，正電平表示邏輯0的方式。

   3）缺點

   接口電平值較高，易損壞接口電路的芯片；又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

   傳輸速率較低，在異步傳輸時，比特率為20Kbps,波特率只能采用19200，數(shù)據(jù)傳輸速度慢，傳輸距離較短，只有15米。

   接口由三根線TX、RX、GND組成，沒有構(gòu)成差分線形式，容易產(chǎn)生共地共模干擾，抗干擾能力弱。

什么是RS485?

   1）基本概念

   RS485則是為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，在RS422基礎(chǔ)上制定的新標(biāo)準(zhǔn)。RS485具有抑制共模干擾的能力。RS485無具體的物理形狀，根據(jù)實際采用接口。

   為改進(jìn)RS232通信距離短、速率低的缺點，EIA在基于RS422的基礎(chǔ)上制定了RS485接口標(biāo)準(zhǔn)。它的最大傳輸距離為1200米，實際可達(dá)3000米，傳輸速率最高可達(dá)10Mbps。所以，一般在要求通信距離為幾十米到上千米時，會廣泛采用RS485串行通信。

   RS485不是點對點式的總線結(jié)構(gòu)，而是分布式架構(gòu)，其總線能夠連接多達(dá)128個收發(fā)器。

   出色抗噪和多設(shè)備能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集控制器、HMI或者其他操作時，串行連接會選擇RS485。

   RS485是RS422的改進(jìn)，增加了設(shè)備的個數(shù)，從10個增加到32個，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。

   RS485和RS232一樣都是基于串口的通訊接口，數(shù)據(jù)收發(fā)的操作是一致的，但是它們在實際應(yīng)用中通訊模式卻有著很大的區(qū)別，RS232接口為全雙工數(shù)據(jù)通訊模式，而RS485接口為半雙工數(shù)據(jù)通訊模式，即數(shù)據(jù)只能在一個方向上傳輸，為了保證數(shù)據(jù)收發(fā)的不沖突，在RS485中還有一個使能端，使能端是用于控制發(fā)送驅(qū)動器與傳輸線的切斷與連接，可以認(rèn)為是一個開關(guān)。當(dāng)開關(guān)即使能端信號為1時，信號就輸出，當(dāng)使能端信號是0時，信號就無法輸出。相應(yīng)也要求軟件上必須將收發(fā)的過程嚴(yán)格地分開。

   2） 缺點

   RS485不能夠同時發(fā)送數(shù)據(jù)以避免總線競爭，所以整個系統(tǒng)的通信效率必然較低，數(shù)據(jù)冗余量較大，對于速度要求高的應(yīng)用場所不適應(yīng)用RS485總線。

   同時由于RS485總線上通常只有一臺主機(jī)，所以這種總線方式是典型的集中—分散型控制系統(tǒng)。一旦主機(jī)出現(xiàn)故障，會使整個系統(tǒng)的通信限于癱瘓狀態(tài)，因此做好主機(jī)的在線備份是一個重要措施。

   3）優(yōu)點

   RS485接口信號的電平比RS232降低了，所以不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便地與TTL電路連接。

   RS485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，即抗噪聲性能好。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。

RS485接口在總線上只允許連接多達(dá)128個收發(fā)器，即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

   RS485采用了同步傳輸方式，即數(shù)據(jù)幀中包含時鐘信號，可以精確控制數(shù)據(jù)的傳輸時序。此外，RS485還支持多種通訊協(xié)議，例如MODBUS、Profibus等，具有較高的靈活性和可擴(kuò)展性。

   4）RS422與RS485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點

RS422可支持10個節(jié)點，RS485支持32個節(jié)點，因此多節(jié)點構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。

   5)哪些因素限制了RS485的數(shù)據(jù)速率?

   在指定的傳輸距離下，下列因素限制了傳輸速率：

   ? 電纜長度：在特定頻率下，信號強(qiáng)度會隨著電纜長度而衰減。

   ? 電纜架構(gòu)：5類24AWG雙絞線是RS485系統(tǒng)最常用的電纜，屏蔽電纜可大大增強(qiáng)噪聲抑制能力，提高了一定距離下的數(shù)據(jù)傳輸速率。

   ? 電纜特性阻抗：分布電容和分布電感會降低信號的邊沿速度，從而降低噪聲裕量、補(bǔ)償“眼圖模板”特性。分布電阻直接導(dǎo)致信號電平的衰減。

   ? 驅(qū)動器輸出阻抗：阻抗過高會限制驅(qū)動能力。

   ? 接收器輸入阻抗：阻抗過低會限制與驅(qū)動器通信的接收器數(shù)量。

   ? 終端匹配：長電纜可看作傳輸線。電纜上應(yīng)接阻值等于電纜特性阻抗的終端匹配電阻，可以降低信號反射，并提高數(shù)據(jù)速率。

   ? 噪聲裕量：越大越好。

   ? 驅(qū)動器擺率：降低邊沿速率(降低信號擺率)允許采用較長的電纜進(jìn)行通信。

什么是RS422?

   1）基本概念

   RS422則是由RS232發(fā)展而來，是一種高速、長距離的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，它可以支持多個設(shè)備之間的通訊。RS422的傳輸距離也是達(dá)到1200米。

   RS422和RS485一樣，采用了全雙工的通訊方式，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10Mbps。

   RS422采用四線（兩根發(fā)送、兩根接收），差分傳輸，多點通信的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。RS422還采用了平衡的傳輸方式，即數(shù)據(jù)線對地線的電壓是相等的，這樣可以有效減少電磁干擾的影響。另外，RS422還采用了正負(fù)邏輯表示方式，即正電平表示邏輯1，負(fù)電平表示邏輯0。

   和RS485不同的是RS422不允許出現(xiàn)多個發(fā)送端而只能有多個接收端。

   RS422接口的收與發(fā)是分開的，所以可以同時收與發(fā)（全雙工），所以RS422適用于兩個站之間通信，星型網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)，不可用于總線網(wǎng)。

   由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接10個節(jié)點。一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Slave），從設(shè)備之間不能通信，所以RS422支持點對多的雙向通信。

   RS422缺點是布線成本高，容易搞錯。現(xiàn)在用得比較少。

   RS422 的電氣性能與RS485近似一樣。主要的區(qū)別在于：

   （1）RS422有4根信號線：兩根發(fā)送（Y、Z）、兩根接收（A、B）。由于RS422的收與發(fā)是分開的所以可以同時收和發(fā)（全雙工）；RS485有2根信號線：發(fā)送和接收。所以不能夠同時收和發(fā)（半雙工）。

   （2）支持多機(jī)通信的RS422將Y-A 短接作為RS485的A、將RS422的Z-B 短接作為RS485的B可以這樣簡單轉(zhuǎn)換為RS485。

   很多人往往都誤認(rèn)為RS422串行接口是RS485串行接口的全雙工版本，實際上，共模電壓范圍和接收器輸入電阻不同使得該兩個標(biāo)準(zhǔn)適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

   RS-485串行接口的驅(qū)動器可用于RS-422串行接口的應(yīng)用中，因為RS-485串行接口滿足所有的RS-422串行接口性能參數(shù)，反之則不能成立。

RS-232/RS-422/RS-485區(qū)別

   RS232/RS422/RS485接口外觀異同：一般都是DB9，也有其它的，具體得看里面的線才知道到底是RS232，RS422，RS485里的哪種。

   三者之間區(qū)別如下：

   RS-232、RS-422和RS-485簡單對比：

   RS-232

         ①最早出現(xiàn)；

         ②單端傳輸；

         ③點對點（1發(fā)1收）；

         ④三線：TX/RX/GND。

   RS-422

          ①在RS232基礎(chǔ)上提出，改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點；

          ②平衡傳輸（差分）；

          ③點對多點（1發(fā)10收）；

          ④四線（ABYZ或RX+/RX-/TX+/TX-）。

   RS-485

               ①在RS422基礎(chǔ)上提出，增加了多點、雙向通信能力；

           ②平衡傳輸（差分）；

           ③點對多點（1發(fā)32收）；

           ④有二線（A/B）和四線（RX+/RX-/TX+/TX-）兩種。

   RS232適用于較短距離的點對點通訊；

   RS422適用于長距離高速的點對點或多點通訊,例如計算機(jī)和打印機(jī)之間的連接。

   RS-422則是由RS-232發(fā)展而來，為彌補(bǔ)RS-232通信距離短、速率低的缺點，采取平衡傳輸方式，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離達(dá)到1200米，并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。它主要用于短距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，例如音頻和視頻設(shè)備之間的連接。

   而RS485除了可以長距離的多點通訊，還具有半雙工通訊、同步傳輸和多種通訊協(xié)議等特點，具有更高的靈活性和可擴(kuò)展性，應(yīng)用場景更為廣泛，例如用于物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)等。

   總之，RS-232、RS-422和RS-485三種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)缺點，選擇哪種標(biāo)準(zhǔn)取決于具體應(yīng)用場景和需求。