工業電路板上串口通信介紹

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工業電路板上串口通信介紹

一、RS-232

RS-232在1962年發布，命名為EIA-232-E，作為工業標準，以保證不同廠家產品之間的兼容。RS-232-C是美國電子工業協會EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數。RS-232-C總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。在多數情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現，如一條發送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標準規定的數據傳輸速率為每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標準規定，驅動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內的通信。

1、RS-232通信端口

目前RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊

收、發端的數據信號是相對于信號地，如從DTE設備發出的數據在使用DB25連接器時是2腳相對7腳（信號地）的電平，DB25各引腳定義參見上圖。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在-5～-15V電平。當無數據傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數據到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。由于發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發設備）通訊而設計，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。

2、RS232C串口通信接線方法（三線制）

串口傳輸數據只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現：同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連

·       同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連 對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；

·       兩個不同串口（不論是同一臺計算機的兩個串口或分別是不同計算機的串口）

上面表格是對微機標準串行口而言的，還有許多非標準設備，如接收GPS數據或電子羅盤數據，只要記住一個原則：接收數據針腳（或線）與發送數據針腳（或線）相連，彼些交叉，信號地對應相接。3、串口的電氣特性
1）RS-232串口通信最遠距離是50英尺
2）RS232可做到雙向傳輸，全雙工通訊，最高傳輸速率20kbps
3）RS-232C上傳送的數字量采用負邏輯（邏輯1：-3 ～-15V ，邏輯0：+3～+15V ），且與地對稱，所以RS-232與單片機連接時常常需要加入電平轉換芯片
二、RS485和RS422

RS-422由RS-232發展而來，它是為彌補RS-232之不足而提出的。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺（速率低于100kb/s時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴展應用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。

RS422總線,RS485和RS422電路原理基本相同，都是以差動方式發送和接受，不需要數字地線。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因，這正是二者與RS232的根本區別，因為RS232是單端輸入輸出，雙工工作時至少需要數字地線發送線和接受線三條線（異步傳輸），還可以加其它控制線完成同步等功能。RS422通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發互不影響，而RS485只能半雙工工作，發收不能同時進行，但它只需要一對雙絞線。RS422和RS485在19kpbs下能傳輸1200米。用新型收發器線路上可連接臺設備。

1、平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，如下圖。通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2～6V，是另一個邏輯狀態。另有一個信號地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時，發送驅動器處于高阻狀態，稱作“第三態”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態。

接收器也作與發送端相對的規定，收、發端通過平衡雙絞線將AA與BB對應相連，當在收端AB之間有大于+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。

2、RS-485電氣規定

由于RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信，參見下面左圖。

采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現點對多的通信，即只能有一個主設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進， 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備，參見下面右圖。

RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間。 

RS-485需要2個終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端。

三、RS232和RS485調試"秘技"

串口通信RS232和RS485在工業設備中使用非常廣泛，具有兼容性強、調試簡單、運行可靠、現場抗干擾能力強等優點。但是實際使用中，RS232和RS485的調試工作還是讓很多技術人員感到麻煩，廣州科譽電子有限公司的維修工程師通過實戰掌握了一些簡單的秘技，可以對調試工作起到很大的作用。

1、RS232串口通信有3個要點：

1）收發線連接一定要正確；

2）波特率是否一致；

3）流控制設置對了沒有。

2、RS485串口通信有2個要點：

1）AB線連接對了沒有；

2）波特率是否一致。

關于設備的波特率和流控制，可以通過軟件進行設置；如果連接線不對，可以不動設備就能檢測出來，

方法如下：1）RS232在2個通信的設備連接好，上電的情況下，測量串口線2-5、3-5字節電壓，2個電壓都是+-3V以上，說明連接線是對的，如果其中一個是0，那么收發線接反了，（或者斷線了），2-3交換下連接即可；2）RS485在2個通信設備連接好，上電的情況下，測試2線之間的電壓，如果電壓在3V左右，則是正常的，如果是0，很可能，AB兩線接反了。