Protocol-RS-232/422/485标准

引：

通常的微处理器都集成有1路或多路硬件UART通道，可以非常方便地实现串行通讯。在工业控制、电力控制、智能仪表等领域中，也常常使用简便易用的串行通讯方式作为数据交换的手段。

但是，在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线路，使用RS-232通讯时经常因为外界的电气干扰而导致信号传输错误；另外，RS-232通讯的最大传输距离在不增加缓冲器的情况下只可以达到15米。为了解决上述问题，RS-485/422通讯方式就应运而生了。

RS-232/422/485标准

RS-232、RS-422与RS-485标准最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422是由RS-232发展而来，他是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kbps时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又与1983你那在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点，双向通信能力、即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作为前缀称谓。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电器特性作出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。但由于PC上的串行数据通信是通过UART芯片（较老版本的PC采用I8250芯片或Z8530芯片）来处理的，其通讯协议也规定了串行数据单元的格式（8-N-1格式）：一位逻辑0的起始位，6/7/8位数据位，一位可选择的奇（ODD）/偶（EVEN）校验位，1/2位逻辑1的停止位。基于PC的RS-232、RS-422与RS-485标准均采用同样的通讯协议。

表1-1列出了RS-232、RS-422与RS-485通讯方式的区别。

RS-485标准

电子工业协会（EIA）于1983年制订并发布RS-485标准，并经通讯工业协会（TIA）修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯称之为RS-485标准。

RS-485标准是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准之规定了平衡发送器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输线缆和应用层通信协议。

RS-485标准与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式（Differential Driver Mode），也称作平衡传输，他使用一对双绞线，将其中一条线定义为A，另一线定义为B，如下图1所示。

通常情况下，发送器A、B之间的正电平在+2~+6V，是一个逻辑状态；负电平在-2~-6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C。在RS-485器件中，一般还有一个“使能”控制信号。“使能”信号用于控制发送器与传输线的切断与连接，当“使能”端起作用时，发送器处于高阻态，称作“第三态”，他是有别于逻辑1与逻辑0的第三种状态。

对于接收器，也作出与发送器相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将A-A与B-B对应连接。当在接收端A-B之间有大于+200mV的电平时，输出为正逻辑电平；小于-200mV时，输出为负逻辑电平。在接受器的接收平衡线上，电平范围通常在200mV至6V之间。参见下图2。

定义逻辑1（正逻辑电平）为B>A的状态，逻辑0（负逻辑电平）为A>B的状态，A、B之间的压差不小于200mV。

RS-485标准的性能如下表1-2

RS-485标准的最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。

通常，RS-485网络采用平衡双绞线作为传输媒介。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，只有在20kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说，15米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。

注意：并不是所有的RS-485收发器都能够支持高达10Mbps的通讯速率。如果采用光电隔离方式，则通讯速率一般还会受到光电隔离器件响应速度的限制。

RS-485网络采用直线拓扑结构，需要安装2个终端匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗（一般取值位120ohm）。在短距离、或低波特率数据传输时可不需终端匹配电阻，即一般在300米以下、19200bps不需终端匹配电阻。终端匹配电阻安装在RS-485传输网络的两个端点，并连接在A-B引脚之间。

RS-485标准通常被用作为一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对搞得传输速率、传输距离远、宽共模范围的通信平台。同时，RS-485电路具有控制方便、成本低廉等优点。

在过去的20年时间里，简易型标准RS-485作为一种多点差分数据传输的电气规范，被应用在许多不同的领域，作为数据传输链路。目前，在我国应用的现场网络中，RS-485半双工异步通信总线也是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线。但是基于在RS-485总线上任一时刻只能存在一个主机的特点，它往往应用在几种控制枢纽与分散控制单元之间。