什么是RS485通信接口

通信概述

通信設備從早期的郵件，電報，電話，傳真，傳呼機，手機，電腦，一路發展下來，而且隨著科技的發展，世界必將由一個網絡組成，所以，在未來開發的設備中，也必然要求大部分的設備都帶有通信的功能。

設備與設備之間互相通信，就要有一座橋梁把二者連接起來，那就是傳輸通路與通信協議。傳輸通路由傳輸介質與傳輸接口組成，傳輸介質可分為有線和無線傳輸介質兩大類。

有線傳輸介質在數據傳輸中只作為傳輸介質，而非信號載體。 計算機網絡中流行使用的有線傳輸介質為：銅線和玻璃纖維。

銅線具有便宜，安裝容易的特點，在現在工業應用中普遍應用，在應用中主要有兩種基本的銅線類型：雙絞線和同軸電纜。雙絞線可減小流過電流所輻射的能量，也可防止來自其他通信線路上信號的干擾，對于一些要求比較高的項目上，還需要給雙絞線加上屏蔽層；同軸電纜由一對同軸導線組成。同軸電纜頻帶寬，損耗小，具有比雙絞線更強的抗干擾能力和更好的傳輸性能。按阻抗值不同，同軸電纜可分為基帶和寬帶兩種，同軸電纜是目前局域網與有線電視網中普遍采用的比較理想的傳輸介質。

所謂玻璃纖維介質，就是指現在所流行的光纖傳輸，他的兩邊有一個激光發生器與一個激光接收器，組成一整套通信線路，由于光纖傳輸距離遠，因此現很多在工程都是采用“光端機＋光纖”的模式。

結合我在工程中經常應用的通信模式，與“南方的老樹51CPLD開發板”上具有的RS232通信、RS485通信兩種，詳細講解下這兩種通信方式的應用。

什么是RS232接口

首先介紹下什么是RS232接口，什么是RS485接口。

RS232接口是1970年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、 調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間 串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個25個腳的 DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。DB25的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個，隨著設備的不斷改進，現在DB25針很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個。因此現在都把RS232接口叫做DB9。

元器件常識：市場上把公頭的接插件叫做DRXX，母頭的叫DBXX，比如我們電腦上的串口，在市場上叫做DR9，不是DB9，很多人都誤叫做DB9，實際上的DB9是兩個把兩個DR9互相連接在一起的接口。

在文章中，我把所有的串口設備接口都統一叫做RS232接口。

三、什么是RS485接口

由于RS232接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：

（1） 接口的信號電平值較高，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換電路方能與TTL電路連接。

（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹51CPLD開發板”中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個原因。

（3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能用在50米左右。

針對RS232接口的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點：

1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232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的數據最高傳輸速率為10Mbps 。

3. RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。

4. RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達 3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接1個收發器， 即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。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備網絡。

因為RS485接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線（我們一般叫AB線），所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。

由于RS-232-C接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：

（1） 接口的信號電平值較高，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換電路方能與TTL電路連接。

（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，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成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能 用在50米左右。

針對RS-232-C的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點：

1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V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的數據最高傳輸速率為10Mbps

3. RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。

4. RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達 3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發器， 即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。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備網絡。

因RS-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點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485接口組成的半雙工網絡，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-9的9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，傳輸電纜的長度如何考慮？

在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線經，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個 長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100歐 時所得出。（曲線引自GB11014-89附錄A）。由圖中可知，當數據信 號速率降低到90Kbit/S以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV時， 則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實 用時是完全可以取得比它大的電纜長度。 當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例 如：當數據信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，由圖可知最 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0。32mm）則電纜 長度只能小于200m。

RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。RS-485采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發送狀態，因此，發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分布式系統，其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器。

以往，PC與智能設備通訊多借助RS232、RS485、以太網等方式，主要取決于設備的接口規范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質層和鏈路層，如果要實現數據的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應用程序，但這種程序多數都不能符合ISO/OSI的規范，只能實現較單一的功能，適用于單一設備類型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設備聯成的設備網中，如果設備數量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質，RS485網的設備間要想互通信息只有通過“主（Master）”設備中轉才能實現，這個主設備通常是PC，而這種設備網中只允許存在一個主設備，其余全部是從（Slave）設備。而現場總線技術是以ISO/OSI模型為基礎的，具有完整的軟件支持系統，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題

RS232/RS485轉換電路

由于有的設備是232接口的，有的是485接口的，如果有一臺232接口的設備與一臺485接口的設備通信，那就需要一個轉換器，把232接口的設備的232信號轉換成485信號，然后再與485接口的設備通信，這個轉換器就是RS232/RS485轉換電路。如果是兩臺232接口的設備要進行遠距離的通信，那只要加上兩個RS232/RS485轉換電路就可以了。

以上的RS232/RS485轉換電路上采用從計算機串口偷電技術，市場上稱之為“無源RS232/RS485轉換電路”，而“有源RS232/RS485轉換電路”，電路原理圖與上圖差不多，只是電源部分改點而已，有興趣的朋友可以到網上搜索下這方面的資料，很多的。

面對市場，我們提供“無源RS232/RS485轉換電路”、“有源RS232/RS485轉換電路”，對于工程應用上，我們還有導軌式的安裝方式，工程上安裝、維護都比較方便。有做工程的朋友如果有需要，可以跟我或者我們公司銷售部聯系。

五、485工作站

由于232是點對點的通信，不能實現多機之間互相通信，而485就可以實現多機通信，因此，越來越被多數工程師所采用。485工作站示意圖如圖

現在市場上有很多設備都同時帶有232接口與485接口，比如華為的光端機。很多設備都說帶485接口，其實就是把S232/RS485轉換電路集成到設備上。

示意圖中，也可以把PC機當成一個終端設備。在整個工作站中，只要終端設備具有共同收與發的協議，中間的區別只是設備地址不同的話，那任意一個終端設備都可以對其他終端設備進行操作。

這個跟我們電腦網絡中的局域網很像吧，時不時的到“網上鄰居”玩玩也是挺好玩的。

六、工程應用案例一：高速公路監控系統

在高速公路收費站，一般在它附近兩公里內，必然要安裝一些必要的監控設備，以便及時掌握路況信息，并對突發事件進行處理。

監控設備到監控中心，通信線路很多采用多種方式，有光纖傳輸，232接口加貓，485工作站方式等等。這里主要對工作站方式做個說明。

第一，監控中心有PC機，PC機主要是對底下終端設備操作，有下發指令與讀取數據的功能。

第二，終端設備一般有線圈式車輛檢測器，微波車檢器，廣場云臺攝像機，氣象儀，可變情報板，可變限速標志，外場監視攝像機，等等。

第三，PC機通過不同的協議就可以跟這些終端設備進行通信。

實際上，在工程上很多都是采用光端機傳送的，加入光端機的方法也是非常簡單的，只要串在AB線兩端即可。

這是RS585的通信協議pdf文檔，可下載：http://www.asorrir.com/soft/161/2007/200712081536.html