rs485和rs422的介绍，串口通讯RS422、RS485与RS232详解

很多朋友对rs485和rs422的介绍，串口通讯RS422、RS485与RS232详解不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1.1的优缺点。RS232 RS-232采用不平衡传输方式，称为单端通信。RS-232是为点对点通信而设计的(即只使用一对收发器件)，其驱动负载为3 ~ 7k。因此RS-232适用于本地设备之间的通信。由于RS-232-C接口标准出现较早，不可避免地存在一些缺点，主要包括以下四点：1)接口的信号电平较高，容易损坏接口电路的芯片，并且由于与TTL电平不兼容，需要使用电平转换电路与TTL电路连接。

2)传输速率低。在异步传输中，波特率约为100Kbps。3)接口使用信号线和信号回线，形成共地传输形式。这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰能力弱。4)传输距离有限。最大传输距离的标准值是50英尺，但只能在50米左右使用。缺点：数据传输速度慢，通信距离短，连接器未校准，接口处信号之间容易产生串扰。

通信距离：9600波特率建议在13米以内。通信速率(波特率):默认常用9600 bps，1200 2400 4800 19200 38400也很常见。波特率越大，传输速度越快，但稳定传输距离越短，抗干扰能力越差。鉴于RS-232的缺点，出现了一些新的接口标准，如RS422和RS-485。2.平衡传输

RS-422、RS-485不同于RS-232。数据信号以差分方式传输，也称为平衡传输。它使用一对双绞线，其中一个定义为A，另一个定义为b。

通常传输驱动器A和B之间的正电平为2 ~ 6V，是一种逻辑状态，负电平为-2 ~ 6V，是另一种逻辑状态。还有另一个信号地C，在RS-485中有一个‘enable’端子，在RS-422中是可选的。“使能”端子用于控制发送驱动器和传输线之间的断开和连接。‘使能’端工作时，发送驱动器处于高阻状态，称为‘第三状态’，即不同于逻辑‘1’和‘0’的第三状态。

接收者也与发送者相对。接收端和发送端通过平衡双绞线对应连接AA和BB。当接收器AB之间的电平大于200mV时，输出正逻辑电平，当小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器平衡线的电平范围通常在200毫伏到6V之间。3.RS422电气规程

RS-422标准的全称是‘平衡电压数字接口电路的电气特性’，定义了接口电路的特性。由于接收端采用高输入阻抗，发送驱动器比RS232具有更强的驱动能力，所以允许在同一条传输线上连接多个接收节点，最多10个节点。也就是一个主人，其余的都是奴隶。从机之间不能相互通信，所以RS-422支持一点对多的双向通信。接收机的输入阻抗为4k，因此发射机的最大负载能力为104k 100(终端电阻)。

由于RS-422四线接口采用独立的发送和接收通道，因此不需要控制数据方向，设备之间任何必要的信号交换都可以通过软件(XON/XOFF握手)或硬件(一对独立的双绞线)来实现。

RS422是双端线路传输信号，通过传输线驱动器将逻辑电平转换成电位差来完成开头的信息；通过传输线接收器将电位差转换成逻辑电平，实现终端的信息接收。RS485和RS422的电路原理基本相同，都是差分发送和接收，没有数字地线。

差分运算是同等速度条件下传输距离长的根本原因，这也是它们与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工运算至少需要三条线路(异步传输)的数字地线，还可以添加其他控制线来完成同步等功能。RS422可以用两对双绞线全双工工作，互不影响，而RS485只能半双工工作，发射和接收不能同时进行，但只需要一对双绞线。RS422和RS485可以以19kpbs的速度传输1200米。

一种新型的收发器可以用来连接线路上的设备。

RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米)，最大传输速率为10mb/s，平衡双绞线的长度与传输速率成反比，最大传输距离只能达到100kb/s速率以下。只能在短距离内获得最高的传输速率。一般来说，100米长的双绞线上的最大传输速率只有1 MB/s。

RS-422需要一个端接电阻，该电阻要求约等于传输电缆的特性阻抗。瞬间距离传输时不需要端接电阻，即一般300米以下不需要端接电阻。终端电阻器连接到传输电缆的最远端。

如果一个处于逻辑“1”状态，另一个处于逻辑“0”状态，则RS422为每个通道使用两条信号线。该电路由发射器、平衡连接电缆、电缆终端负载和接收器组成。电路中规定只有一个发射器，多个接收器，所以通常采用点对点通信。

RS422通信基础知识：其通信原理与RS485类似，不同的是其总线为两组双绞线(四线)，分别标记为R R- T T-。缺点是布线成本高，容易出错。现在用的少了。4.RS485

因为RS-485是由RS-422发展而来的，所以RS-485的很多电气规定都和RS-422类似。如果采用平衡传输模式，则需要在传输线上连接终端电阻。RS-485可以采用两线制和四线制模式，两线制模式可以实现真正的多点双向通信。当采用四线连接时，它只能像RS-422一样实现一点对多的通信，即只能有一个主设备，其余都是从设备，但这是对RS-422的改进，无论四线还是两线连接模式，都可以多连接32个设备到总线上。

RS-485和RS-422的区别在于它们的共模输出电压不同。RS-485在-7V到12V之间，RS-422在-7V到7V之间。RS-485接收器的最小输入阻抗为12k，RS-422的最小输入阻抗为4k。RS-485符合RS-422的所有规范，因此RS-485的驱动程序可以在RS-422网络中使用。

与RS-422一样，RS-485的最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10 MB/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，当传输速率低于100 KB/s时，可以使用最长的电缆长度.只能在短距离内获得最高的传输速率。一般百米双绞线最大传输速率只有1 MB/s。

RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求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300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。

RS-485总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9(孔)，与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9(针)。

RS485通讯的基本知识：RS485和RS232的基本的通讯机理是一致的，他的优点在于弥补了RS232 通讯距离短，不能进行多台设备同时进行联网管理的缺点。

计算机通过RS232 RS485转换器，依次连接多台485设备(门禁控制器)，采用轮询的方式，对总线上的设备轮流进行通讯。

接线标示是485+ 485- ，分别对应链接设备(控制器)的485+ 485-。

5、RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明

对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？

理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。

例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns(24AWGPVC电缆)，那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。

一般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取100，在RS-485网络中取120。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100120。

这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配，利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的'匹配'，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。

6、RS-422与RS-485的接地问题

电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422与RS-485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。

很多情况下，连接RS-422、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。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个原因：

1.共模干扰问题：

正如前文已述，RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，如RS-422共模电压范围为-7+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPD。那么，接收器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。

RS-422与RS-485标准均规定VOS3V，但VGPD可能会有很大幅度(十几伏甚至数十伏)，并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入VCM超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。

2.(EMI)问题：

发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。

这条信号地可以是额外的一条线(非屏蔽双绞线)，或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是最通常的接地方法。

值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。笔者认为，可以采取以下三种措施：

如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。

采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点(例如处于恶劣的工作环境的现场设备)浮置起来(也就是系统的电路地与机壳或大地隔离)，这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。

采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。

7、RS-422与RS-485的网络失效保护

RS-422与RS-485标准都规定了接收器门限为200mV。这样规定能够提供比较高的噪声抑制能力，如前文所述，当接收器A电平比B电平高+200mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。

但由于第三态的存在，即在主机在发端发完一个信息数据后，将总线置于第三态，即总线空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200+200mV直至趋于0V，这带来了一个问题：接收器输出状态不确定。

如果接收机的输出为0V，网络中从机将把其解释为一个新的启动位，并试图读取后续字节，由于永远不会有停止位，产生一个帧错误结果，不再有设备请求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会造成两线电压差低于200mV的情况外，开路或短路时也会出现这种情况。故应采取一定的措施避免接收器处于不确定状态。

通常是在总线上加偏置，当总线空闲或开路时，利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态(差分电压-200mV)。

上述方法是比较经典的方法，但它仍然不能解决总线短路时的问题，有些厂家将接收门限移到-200mV/-50mV，可解决这个问题。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，而且解决了总线短路情况下的失效保护问题。

8、RS-422与RS-485的瞬态保护

前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就无能为力了。由于传输线对高频信号而言就是相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。

实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。

1.隔离保护方法。

这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将所有这些元件集成在一片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。

这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺点是成本较高。

2.旁路保护方法。

这种方案利用瞬态抑制元件(如TVS、MOV、气体放电管等)将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保护能力有限，只能保护一定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而且需要有一条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图1。

在这种方法中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。

9、采用RS485接口时，传输电缆的长度如何考虑？

答：在使用RS485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。

当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例如：当数据信号速率为600Kbit/S时，采用24AWG电缆，最大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆(线径为0。91mm)则电缆长度将可以大于200m;若采用28AWG电缆(线径为0。32mm)则电缆长度只能小于200m。

审核汤梓红

以上就是关于rs485和rs422的介绍，串口通讯RS422、RS485与RS232详解的知识，希望能够帮助到大家！