1、RS-232/422/485 特性比較接口種類繁多，從傳統的通用外圍電路、RS-232、RS-422、RS-485、MODEMJ 現在的 USBIEEE1394Internet 網絡等，它們在不同的領域得到了廣泛的應用。數字信號的傳輸隨著距離的增加和信號傳輸速率的提高，在傳輸線上的反射、串擾、衰減和共地噪聲等影響將引起信號的畸變，從而限制了通信距離。普通的 TTL 電路，由于驅動能力差，輸入電阻小，靈敏度不高以及抗干擾能力差，因而信號傳輸的距離短。借助接口電路，可以進行較長距離的數據傳輸。通信接口按電氣標準及協議來分包括 RS-232、RS-422、RS485、USB 等。RS-232、RS-

2、422、RS-485 標準只對接口的電氣特性做出規定，不涉及接插件、電纜或協議。USB 是近幾年發展起來的新型接口標準，主要應用于高速數據傳輸領域。MODEM 芯片通常配合串行口實現數字信號與模擬信號之間的相互轉換，從而可以利用電話線或電力線進行遠程通信。RS-232 串行總線接口目前 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信中增加通信距離的單端標準。RS-232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。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

3、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-3-12VRS-232 是為點對點（即只用一對收、發設備）通信而設計的，其驅動器負載為于 RS-232 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，再加上雙絞線約 15 米，最高速率為 20kb/s。所以 RS-232 適合本地設備之間的通信。有關電氣參數參見表RS-422 串行總線接口為改進 RS-232 通信距離短、速度低的缺點，RS-422 定義了一種上的分布電容，其傳送距離最大為RS-422 由 RS-2

4、32 發展而來。制發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應的規定，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。RS-422 電氣特性RS-422 標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。圖 3是典型的 RS-422 四線接口。實際上還有一根信號地線，共 5 根線。由于接收器采用高

5、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，其余為從設備，從設備之間不能通信，所以 RS-422 支持點對多的雙向通信。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/XOFFW 手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）實現。RS-422 的最大傳輸距離為 4000 英尺（約 1200 米），最大傳輸速率為 10Mb/So 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

6、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/soRS-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。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。（RS-422有關電氣參數見表 1）RS-485 串行總線接口平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbit/s,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。平衡彳輸：RS-422 的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,如圖 2。通常

7、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-26V,是另一個邏輯狀態。另有一個信號地 C,在 RS-422 中還有一“使能”端,“使能”端是用于控為擴展應用范圍，EIA 在 RS-422 的基礎上制定了 RS-485 標準，增加了多點、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時，廣泛采用 RS-485 收發器。RS-485 收發器采用平衡發送和差分接收，即在發送端，驅動器將 TTL 電平信號轉換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成 TTL 電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達 200mV 的電壓，故數據傳輸

8、可達千米以外。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。而采用四線連接時，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連接多達 32 個設備，SIPEX 公司新推出的 SP485R最多可支持 400 個節點RS-422 在-7V 至+7V 之間，RS-485 接收器最小輸入阻抗為 12KQ;RS-422 是 4kQ;RS-485 滿足所有 RS-422的規范，所以 RS-

9、485 的驅動器可以用在 RS-422 網絡中應用。但 RS-422 的驅動器并不完全適用于 RS-485 網絡。RS-485 與 RS-422 一樣，最大傳輸速率為 10Mb/s。當波特率為 1200bps 時，最大傳輸距離理論上可達 15千米。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。RS-485 需要 2 個終接電阻，接在傳輸總線的兩端，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（RS-485 有關電氣參數見表 1）。表 1RS-232/422/485 接口電路特性比較議、MOD

10、ICON 勺 MODBUS 議等。DDE 的通訊方式規定RS-232RS-422RS-485工作方式單端差分差分節點數1 收、1 發1 發 10 收1 發 32 收最大傳輸電纜長度50 英尺400 英尺400 英尺最大傳輸速率20Kb/S10Mb/s10Mb/s最大驅動輸出電壓+/-25V-0.25V+6V-7V+12V驅動器輸出信號電平（負載最小值）負載+/-5V+/-15V+/-2.0V+/-1.5V驅動器輸出信號電平（空載最大值）空載+/-25V+/-6V+/-6V驅動器負載阻抗（Q）3K7K10054擺率（最大值）30V/心 sN/AN/A接收器輸入電壓范圍+/-15V-10V+10V

11、-7V+12V接收器輸入門限+/-3V+/-200mV+/-200mV接收器輸入電阻（Q）3K7K4K（最小）12K驅動器共模電壓-3V+3V-1V+3V接收器共模電壓-7V+7V-7V+12V即使是采用串口通訊，不同的外部設備其通訊協議也各不相同，比如OMRO 的 HOSTLINK 協RS-485 與 RS-422 的共模輸出電壓是不同的RS-485 共模輸出電壓在-7V 至+12V 之間,軟件系統支持外部設備 DDE 方式的通訊驅動，采用 DDE 讀/寫外部設備（PLC、DCS 等）的過程變量，此時外部設備在計算機上運行一個 DDEServer 程序。軟件系統提供一個獨立的驅動程序完成與

12、DDEServer 程序通訊工作。DDE 是一種 Mircosoft 數據交換標準。原則上，符合 DDE 規范的 DDEServer 程序都可以與系統的 DDE 驅動程序通訊。OPCB 準的通訊接口OPCOLEforProcessControl 的縮寫，即把 OLE 應用于工業控制領域。OLE 原意是對象鏈接和嵌入，隨著 OLE2 的發行，其范圍已遠遠超出了這個概念。現在的 OLE包含了許多新的特征，如統一數據傳輸、結構化存儲和自動化，已經成為獨立于計算機語言、操作系統甚至硬件平臺的一種規范，是面向對象程序設計概念的進一步推廣。OPC 建立 OLE 規范之上，它為工業控制領域提供了一種標準的數

13、據訪問機制。OPC范包括 OPC 服務器和 OP*戶兩個部分，其實質是在硬件供應商和軟件開發商之間建立了一套完整的“規則”，只要遵循這套規則，數據交互對兩者來說都是透明的，硬件供應商無需考慮應用程序的多種需求和傳輸協議，軟件開發商也無需了解硬件的實質和操作過程。這些設備數量較多，分布較遠，現場的各種干擾也較大，所以往往通信的可靠性及質量不高，再加上軟硬件設計的不完善，使得實際工程應用中 485 總線的通信問題是廠家的一塊心病。在使用 RS-485 總線時，如果簡單地按常規方式設計電路，在實際工程中可能有以下兩個問題出現。一是通信數據收發的可靠性問題；二是在多機通信方式下，一個節點的故障（如死機

14、），往往會使得整個系統的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來困難。硬件電路的設計為了充分考慮現場的復雜環境，在電路設計中注意了以下 2 個問題。1、SN75176485 芯片 DE 控制端的設計主機與分機相隔較遠，通信線路的總長度往往超過 400 米，而分機系統上電或復位又常常不在同一個時刻完成。如果在此時某個 75176 的 DE 端電位為“1”，那么它的 485 總線輸出將會處于發送狀態，也就是占用了通信總線，這樣其它的分機就無法與主機進行通信。這種情況尤其表現在某個分機出現異常情況下（死機），會使整個系統通信崩潰。因此在電路設計時，應保證系統上電復位時 75176 的 DE 端電位為“0”

15、。由于 8031 在復位期間，I/O 口輸出高電平，故圖 2 電路的接法有效地解決復位期間分機“咬”總線的問題。2、隔離光耦電路的參數選取頸”，并不是現場的導線（現場施工一般使用 5 類非屏蔽的雙絞線），而是在與單片機系統進行信號隔離的光耦電路上。此處采用 TIL117。電路設計中可以考慮采用高速光耦，如 6N137、6N136等芯片，也可以優化普通光耦電路參數的設計，使之能工作在最佳狀態。例如：電阻 R2、R3 如果選取得較大，將會使光耦的發光管由截止進入飽和變得較慢；如果選取得過小，退出飽和也會很慢，所以這兩只電阻的數值要精心選取，不同型號的光耦及驅動電路使得這兩個電阻的數值略有差異，這一

16、點在電路設計中要特別慎重，不能隨意，通常可以由實驗來定。485 總線輸出電路部分的設計輸出電路的設計要充分考慮到線路上的各種干擾及線路特性阻抗的匹配。由于工程環境比較復雜，現場常有各種形式的干擾源，所以 485 總線的傳輸端一定要加有保護措施。在電路設計中采用穩壓管 D1、D2組成的吸收回路，也可以選用能夠抗浪涌的 TVS 瞬態雜波抑制器件，或者直接選用能抗雷擊的 485 芯片（如 SN75LBC184 等）。考慮到線路的特殊情況 （如某一臺分機的 485 芯片被擊穿短路） ， 為防止總線中其它分機的通信受到影響，在 75176 的 485 信號輸出端串聯了兩個 20Q 的電阻 R10、R11

17、。這樣本機的硬件故障就不會使整個總線的通信受到影響。現場施工中，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為 120Q 左右，所以線路設計時，在485 網絡傳輸線的始端和末端各應接 1 只 120Q 的匹配電阻（如圖 2 中 R8）,以減少線路上傳輸信號的反射。由于 RS-485 芯片的特性，接收器的檢測靈敏度為土 200mV 即差分輸入端 VA-VBA+200mV,輸出邏輯 1,VA-VB-200mV,輸出邏輯 0;而AB 端電位差的絕對值小于 200mV 時，輸出為不確定。如果在總線上所有發送器被禁止時，接收器輸出邏輯 0,這會誤認為通信幀的起始引起工作不正常。解決這個問題的辦法是人為地使 A 端

18、電位高于 B 兩端電位，這樣 RXD 的電平在 485總線不發送期間（總線懸浮時）呈現唯一的高電平，8031 單片機就不會被誤中斷而收到亂字符。通過在 485電路的 A、B 輸出端加接上拉、下拉電阻 R7、R9,即可很好地解決這個問題。軟件的編程485 芯片的軟件編程對產品的可靠性也有很大影響。由于 485 總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻，總線只可能呈現一種狀態，所以這種方式一般適用于主機對分機的查詢方式通信，總線上必然有一臺始終處于主機地位的設備在巡檢其它的分機，所以需要制定一套合理的通信協議來協調總線的分時共用。這里采用的是數據包通信方式。通信數據是成幀成包發送的，每包數據都有引導碼、長度碼、地址碼、命令碼、內容、校驗碼等