1、RS232、RS485、RS422 簡明教程串行通訊概述 串行通訊協議有很多種，像RS232，RS485，RS422，甚至現今流行的USB等都是串行通訊協議。而串行通訊技術的應用無處不在。可能大家見的最多就是電腦的串口與Modem的通訊。記得在PC機剛開始在中國流行起來時(大約是在90年代前五年)，那時甚至有人用一條串行線進行兩臺電腦之間的數據共享。除了這些，手機，PDA，USB鼠標、鍵盤等等都是以串行通訊的方式與電腦連接。而我們工作性質的關系，所接觸到的就更多了，像多串口卡，各種種類的具有串口通訊接口的檢測與測量儀器，串口通訊的網絡設備等。 一RS232的概念 RS-232-C接口（又稱 E

2、IA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在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。 DB9和DB25的常用針腳定義 接口的電氣特性 在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏 輯“1”，-5 -15V；邏輯“0” +5 +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識別低至

3、+3V的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號 作為邏輯“1” 。 實際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號內容 RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端. 一些設備與PC機連接的RS-232-C接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。 Pin 1 CD Received Line Signal Detector (Data Carri

4、er Detect)Pin 2 RXD Received DataPin 3 TXD Transmit DataPin 4 DTR Data Terminal ReadyPin 5 GND Signal GroundPin 6 DSR Data Set ReadyPin 7 RTS Request To SendPin 8 CTS Clear To SendPin 9 RI Ring Indicator 9芯 信號方向來自 縮寫 描述 1調制解調器 CD 載波檢測 2調制解調器 RXD 接收數據 3PC TXD 發送數據 4PC DTR 數據終端準備好 5GND 信號地 6調制解調器 DSR

5、通訊設備準備好 7PC RTS 請求發送 8調制解調器 CTS 允許發送 9調制解調器 RI 響鈴指示器 注：調制解調器 (在這里是一個例子，它可以是其它的RS232終端設備) 常見的通訊方式是三線式，這種方式是將兩個RS232設備的發送端(TXD)和接收端(RXD)及接地端(GND)互相連接 。 這種方式分別將兩端的RS232接口的2-3,3-2,5(7)-5(7)針腳連接起來。其中2是數據接收線(RXD)，3是數據發送線(TXD)，5(7)是接地(RND)。如果有一臺式PC，和一部NoteBook電腦，就可以用這種方式連線了。用三線式可以將大多數的RS232設備連接起來。但如果你認死了2-

6、3,3-2,5(7)-5(7)對接這個理，會發現在連某些RS232設備時并不奏效。這是因為有些設備在電路內部已將2和3線調換過來了，你只要2,3,5(7)針一一對應就行了。什么是波特率 波特率即調制速率，指的是信號被調制以后在單位時間內的波特數，即單位時間內載波參數變化的次數。它是對信號傳輸速率的一種度量，通常以“波特每秒”（Bps）為單位。波特率有時候會同比特率混淆，實際上后者是對信息傳輸速率（傳信率）的度量。波特率可以被理解為單位時間內傳輸碼元符號的個數（傳符號率），通過不同的調制方法可以在一個碼元上負載多個比特信息。因此信息傳輸速率即比特率在數值上和波特率有這樣的關系。傳輸電纜長度 由R

7、S-232C標準規定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過50英尺，美國DEC公司曾規定允許碼元畸變為10%而得出附表2 的實驗結果。其中1號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線，每對由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網。2號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為DECP.NO.9105856-04是22#AWG的四芯電纜。 附表2 DEC 公司的實驗結果 1英尺約等于0.3米二RS422概述 RS-422標準全稱是“平衡電

8、壓數字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主設備（Master），其余為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發端最大負載能力是104k+100（終接電阻）。RS-422四線接口由于采用單獨的發送和接收通道，因此不必控制數據方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）。 RS-422的最大傳輸距離為4

9、000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。 RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在短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。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。 三. RS-485 1.RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（26） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（26）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口

10、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。 5.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

11、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）。RS232、RS485、RS422的區別 1.傳輸電纜長度RS-232一般用于20m以內的通信。RS422和RS485在19kpbs下能傳輸1200米。 2.工作方式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。存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題。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，

12、發收不能同時進行，但它只需要一對雙絞線。 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。 四.RS232、RS485、RS422的轉換在實際應用中，各種信號需要相互轉換。例：要傳一個幾百米外的GPS信號到駕駛臺計算機。GPS輸出的是232信號，但距離太遠信號會衰減。此時就要利用轉換模塊把232信號轉換成422或485信號送到駕駛臺，在終端再用轉換模塊轉換成232信號進計算機。 ADAM4520轉換模塊五.NEMA0183概念 NEMA0183協議是美國國家海洋電子協會(NationaIMarine Electronlcs Association)制定的航海方

13、面數字信號協議標準。 NEMA0183定義了若干代表不同含義的語句，每個語句實際上是一個ASCII碼串。這種碼直觀，易于識別和應用。 船上的GPS、電羅經、潮位遙報儀、AIS等設備輸出的都是這種語句。我們的疏浚定位系統就是接收這些語句來進行定位的。所以，我們很有必要來了解一下這些語句的大概定義。GPS數據格式 GPS與電腦通信時，通過串口每秒鐘發送數條數據。如果和衛星通信正常，可以接收到的數據格式如下：$GP*，*hh。其具體信息如下表所列。例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,0000*1F 我們現在的疏浚

14、定位系統只需要開頭為“$GPGGA”與“$GPVTG”的與語，前者包含有經度緯度的信息，后者包含船速與船向的信息。電羅經的數據格式 電羅經的數據格式也與GPS一樣，都是以”$”打頭，”HE”指電羅經。 例：$HEHDT,167.5,T*2A。這個語句在軟件里非常重要，它指出了現在的船艏向是167.5度。六.軟件的設置 軟件的設置也十分重要，很多時候系統沒有數據是由于軟件設置不正確引起的。這是航浚1001、1002輪軟件ctrServer,所有的信號源都在這里設置，在藍色“以太網”的上面是來源于MOXA卡網關的232信號，下面的COM1、COM2等是本計算機的本地串口信號。解鎖后點選右鍵“設置端

15、口屬性”對話框里的IP地址指的是MOXA卡網關的IP地址，“端口號”指的是此羅經信號在MOXA卡網關里的設置的端口。注意在“網絡端口允許”那打勾。設置本地端232信號時（即串口信號直接插在機器的串口上），點選“設置端口屬性”左邊窗口即是232信號源的參數設置，這個很重要，設置的不對就會收不到數據，特別要注意波特率要設置正確。七.故障判斷 在實際施工過程中，我們有時會遇到GPS、羅經等信號在施工界面上不顯示了，嚴重影響到施工的效率與精度，那么怎樣才能找出問題所在并盡可能解決呢。 比如現在GPS信號沒有了，我們首先要知道哪些原因會發生這種情況。 1.GPS未開或工作不正常 2.GPS未輸出NEMA

16、0183數據 3.輸出缺少”$GPGGA”和”$GPVTG”打頭的語句或“N”、”E”后面的坐標不正常（比如都為0） 4.網絡崩潰或MOXA損壞 5.信號插頭松脫接觸不良檢查步驟： 1.GPS是否開機并收到正常坐標。 2.關閉ctrserver,用“超級終端”是否能接收信號。如不能，可重啟MOXA網關，并檢查電纜是否松脫（包括MOXA背面的信號電纜和連接交換機的網線） 3. 本地串口也可用“超級終端”檢查是否信號正常。 4.可安裝”NPORT-5610“軟件檢查MOXA卡網關是否正常連上局域網以及各信號源地的數設置是否準確。 5.若參數都設置正確，本地和網絡都收不到信號，請及時報修。超級終端的

17、使用方法 點擊“開始”菜單“程序” “通訊”“超級終端”，出現下面的圖形:超級終端連接 任意輸入一個名稱，例如“aaa”，出現以下畫面：超級終端呼叫 連接時使用“TCP/IP(Winsock)”,主機地址輸入MOXA網關IP地址，端口號輸入相關設備對應的端口號：GPS端口：4001羅經端口：4002 潮位遙報儀端口：4003按下“確定”鍵后，畫面上將分別顯示以下信息：如果是GPS信號，將有以下典型信息：$GPGGA,等信息。如果是羅經信號，將有以下典型信號：$HDDT, .等信息如果是潮位信號，將有以下典型信號：0 xfe，站號，潮位如果想看計算機串口接受到的數據，那么連接時使用“COM1”，當然具體選擇是COM？要看數據是連接到哪個串口的，如果是串口2那么選擇“COM2”。 端口設置按信號的具體情形進行設置后，點“確認”。按下“確定”鍵后，畫面上將分別顯示以下信息：如果是GPS信號，將有以下典型信息：$GPGGA,等信息。如果是羅經信號，將有以下典型信號：$HDDT, .等信息如果是潮位信號，將有以下典型信號：0 xfe，站號，潮位如果是測深信號，將有以下典型信息：DT 0101091DT 0201113DT 0301130DT 0401134.如果是AIS信號，將有以下典型信息：