简述rs-232、rs-422和rs-485的特点，rs232 422 485区别

串行通信是电气工程师遇到的最基本的通信方式，其中RS-232是最简单的。很多初学者常常对UART与RS-232、RS-422、RS-485之间的联系和区别感到困惑，但在这篇文章中我们将对这些进行解释，以便大家能够理清它们的关系，解释理解概念。如果说串口通信就像一个交通系统，UART就像一个车站，那么一帧数据就像一辆汽车。车辆在道路上行驶必须遵守交通规则。在城市中，典型的限速为30 或40，但在高速公路上则可能为120。汽车行驶的路线和速度限制取决于协议的规定。常见的串口协议包括RS-232、RS-422和RS-485。它们之间有哪些细微的区别呢，下面我们就一起来讨论一下。 1.什么是UART? UART是Universal Asynchronous Receiver/Transmitter（通常简称UART），是异步发送器和接收器，是设备间异步通信的重要模块。 UART负责处理数据总线与串口之间的串/并、并/串转换，并指定帧格式。如果通讯伙伴使用相同的帧格式和波特率，数据总线就可以进行通讯，无需共享。由于它使用时钟信号，仅用两条信号线（Rx、Tx）完成通信过程，因此也称为异步串行通信。

通过添加适当的电平转换器（例如SP3232E 或SP3485），UART 还可用于RS-232、RS-485 通信或连接到计算机端口。 UART广泛应用于手机、工控、PC等应用。

UART 使用异步串行通信。串行通信是指利用传输线按顺序一位一位地发送数据。其特点是通信线路简单，只需一根简单的电缆即可通信，降低了成本，适合需要远距离通信但通信速度较慢的应用场合。异步通信以一个字符为传输单位，虽然通信时两个字符之间的时间间隔不是恒定的，但同一字符内两个相邻位之间的时间间隔是恒定的。数据传输速度用波特率表示，即每秒传输的位数。例如，如果数据传输速率为120个字符/秒，每个字符为10位（1个起始位，7个数据位，1个校验位，1个结束位），则传输的波特率为10120=1200。字符/秒=1200 波特。数据通信格式如下。

各位的含义如下。起始位：先发送逻辑“0”信号，表示传输字符的开始。数据位：可以是5 至8 位逻辑“0”或“1”。 ASCII码（7位）、扩展BCD码（8位）等Little Endian 传输校验位：将该位添加到数据位后，“1”位的个数必须为偶数（偶校验）或奇数（奇校验） 停止位：传输信号的结束标志字符数据。它可以高达1 位、1.5 位或2 位。空闲位：逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传输。注意：由于异步通信是以字符为单位进行的，因此接收设备在收到起始信号后，如果能在一个字符的传输时间内与发送设备保持同步，就可以正确接收数据。当下一个字符的起始位到来时，重新调整同步（依靠起始位的检测实现发送方和接收方时钟的自同步）。

2. RS-232 标准RS-232 是由电子工业协会（EIA）制定的串行物理接口标准。 RS代表英文“推荐标准”，232是标识号。 RS-232是一种电气和物理特性规范，仅影响数据传输路径，不包括数据如何处理。请注意，许多人错误地将RS-232、RS-422 和RS-485 称为通信协议。这是非常不合适的。事实上，这些只是UART通信的机械和电气接口标准（最多是物理的）。网络协议层）。该标准规定了25针DB-25连接器的使用，规定了连接器每个针脚上的信号内容，还规定了各种信号的电平。 IBM 的PC 随后将RS-232 简化为DB-9 连接器，这成为当今事实上的标准。工业控制RS-232 端口通常仅使用三根线：RXD (2)、TXD (3) 和GND (5)。

早期，所有PC 都有RS-232 接口，因此如果您需要使用UART，您总是选择RS-232。不过，我们现在知道，笔记本和台式机都没有RS-232接口，电脑主板也没有DB9接口。因此，现在大多数开发板要么选择TTL UART，要么直接在开发板上将UART转换为USB。内置中提到的串口通常指的是UART端口，但人们常常不明白它们与COM端口有何不同，或者它们与RS232、TTL等有何关系。事实上，UART和COM指的是物理接口格式（硬件），而TTL和RS-232指的是电平标准（电信号）。 UART 有四个引脚（VCC、GND、RX、TX）并使用TTL 电平。低电平为0（0V），高电平为1（3.3V以上）

3、RS-485/RS-422 标准RS-232接口可以实现点对点通讯，但这种方式不能实现网络功能。因此，一个新的标准RS-485被创建来解决这个问题。 RS-485数据信号采用差分传输，也称为平衡传输，使用一对双绞线，一根定义为A，另一根定义为B。通常，发送驱动器A和B之间的正电平在+2和+6V之间，这是一种逻辑状态，负电平在-2和6V之间，这是另一种逻辑状态。还有一个信号地C，对于RS-485来说有一个“使能”端子，对于RS-422来说决定是否使能。 RS-422的电气性能与RS-485完全相同。主要区别在于RS-422有四根信号线：两根用于发送，两根用于接收。 RS-422将接收和发送分开，因此可以同时接收和发送（全双工），而全双工需要单独的发送和接收通道，因此RS-422有两个适合之间的通信星形和环形网络不能与总线网络一起使用。由于RS-485只有两条信号线，因此只能以半双工模式工作，常用于总线网络中。

1. RS-485 电气特性：+(2 to 6)V 两线电压差表示逻辑“1”；两线电压差表示逻辑“0”行。-(2)。 6）V。与RS-232-C相比，接口信号电平较低，因此接口电路芯片不易损坏，并且兼容TTL电平，更容易与TTL电路连接。 2、RS-485最大数据传输速率为10Mbps。 3、RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，增强了共模干扰防护，即具有良好的噪声干扰防护能力。 4、RS-485最大通信距离约为1219M，最大传输速度为10Mb/S，传输速度与传输距离成反比，只有100Kb/S的传输速度才能达到最大通信距离S。 S. 如果您需要发送更多数据，则需要长距离的485 中继器。 RS-485总线通常最多支持32个节点，但采用特殊的485芯片可以达到128或256个节点，最大可以支持400个节点。由于RS-232接口标准出现较早，它不可避免地存在一些缺陷，主要是： (1)由于接口信号电平比较高，接口电路芯片容易损坏，而且232电平与RS-232接口标准不同，所以需要支持TTL电平，并使用电平转换电路来连接(2)传输速度慢，异步传输时波特率为20Kbps。采用新型UART芯片，波特率已达到115.2Kbps（1.832M/16）；（3）接口采用信号线和信号回线，形成共地传输格式。由于容易受到共模干扰，因此容易受到噪声干扰(4) 传输距离有限，标准最大传输距离为50 米，但实际只能使用15 米左右(5) ) RS-232 只允许使用1 对。不考虑构成串行总线的通信。 （这一点非常重要，在很多控制场景中，一个控制器控制多个控制器，如果一个主设备需要与一个从设备进行点对点通信，现场布线就可以成为一个嵌套。）

平衡串行通信接口RS-422RS-422（EIA RS-422-A 标准）是Apple 为Macintosh 计算机制定的串行端口连接标准。 RS-422 使用差分信号，RS-232 使用具有不平衡参考地的信号。差分传输使用两根线来发送和接收信号，因此比RS-232具有更强的抗噪声能力和更远的传输距离。提高抗噪能力和更长的传输距离是工业环境中的显着优势。

四、RS-232与RS-485的比较1、抗干扰：RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，具有优良的抗噪声和干扰性能。 RS232接口采用信号线和信号返回线形成共地传输格式，但这种共地传输方式容易产生共模干扰。 2、传输距离：RS485接口标准最大传输距离为1200米（9600bps时），但实际可以达到3000米。 RS232的传输距离有限，标准最大传输距离为50米，但实际最多只能使用15米左右。 3.通讯功能：RS-485接口允许您在总线上连接多达128个收发器，让您使用单个RS-485接口轻松建立设备网络。 RS-232 只允许一对一通信。 4、传输速度：RS-232的传输速度较慢，异步传输时的波特率为20Kbps。 RS-485的最大数据传输速率为10Mbps。 5、信号线：由RS485接口组成的半双工网络通常只需要两根信号线。 RS-232 端口通常仅使用三根线：RXD、TXD 和GND。 6. 电平值：RS-485 逻辑“1”为两线之间的电压差，表示为+(2-6)V，逻辑“0”为两线之间的电压差，表示为+ (2-6) V。 表示为- (2-6)代表V。在RS-232-C中，信号线电压具有负逻辑关系。即逻辑“1”，-5--15V，逻辑“0”+5-+15V。 5、RS-422 与RS-485 的比较RS-485 的电气性能与RS-422 完全相同。主要区别是： 1. RS-422 有四根信号线。两个用于发送（Y，Z），两个用于接收（A，B）。 RS-422具有单独的接收和发送，因此可以同时接收和发送（全双工）。 2、RS-485只有两条数据线A和B，用于发送和接收。由于RS-485共用两条线路进行接收和发送，因此不可能同时接收和发送（半双工）。 RS-485 标准使用平衡发送和差分接收数据收发器来驱动总线。某些规范要求接收器输入电阻RIN 12k。该驱动器可以输出7V的共模电压。输入电容为：端子50pF。节点数为32个，即使配置120终端电阻，驱动器也能输出至少1.5V的电压（终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关）。接收器输入灵敏度为200mV（即（V+）-（V-）0.2V，指示信号“0”；（V+）-（V-）-0.2V，指示信号“1”马苏）

RS-485 的长距离、多节点（32 个节点）和低成本传输线使EIA RS-485 成为工业应用中数据传输的推荐标准。 （1）RS-485的电气特性：发送端：逻辑“0”由两线之间的电压差+（2至6）V表示；逻辑“1”由两线之间的电压差-表示- 将会完成。 (2-6)表示V。接收器：如果A 比B 大于200mV，则认为是逻辑“0” 如果A 比B 小于200mV，则认为是逻辑“1” (2) RS -485 最大数据传输速率为10Mbps是。然而，由于RS-485经常与PC的RS-232端口通信，因此实际最大值为115.2Kbps。另外，速率太高会降低RS-485的传输距离，通常在9600bps左右或更小。 (3)RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力较好。 4）RS-485接口的最大传输距离标准为1200米（9600bps时），但实际可以达到3000米。 RS-485 接口允许您在总线上连接多达128 个收发器。 RS-485提供多机通信能力，可以使用单个RS-485接口轻松构建网络。 RS-485接口采用双绞线传输，因为由RS-485接口组成的半双工网络通常只需要两根信号线。国际RS-485标准没有规定RS-485接口连接器标准，因此可以使用DB-9、DB-25等端子排和连接器。当使用RS-485 接口时，对于给定的传输线直径，从发生器到负载的数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速度的函数，而数据信号速度主要是数据信号速度的函数。由信号失真和信号失真引起。这是噪音。最大电缆长度和信号速度之间的关系是使用24AWG 铜质双绞线电话电缆（0.51 毫米线径）、52.5PF/M 的线间旁路电容和100 欧姆的终端负载电阻获得的。 （引自GB11014-89附录A）。当数据信号速率低于90Kbit/S 时，电缆长度限制为1200m，假设最大允许信号损失为6dBV。事实上，在实践中完全有可能获得比这更长的电缆长度。使用不同直径的电缆将导致不同的最大电缆长度。示例：如果数据信号速度为600Kbit/S，如果使用24AWG 电缆，则最大电缆长度为200m，但如果使用19AWG 电缆（线径0.91mm），则电缆长度将超过200m，如果使用使用28AWG电缆，最大电缆长度为200m，如果使用，电缆长度可以超过200m。使用电缆（线径0.32mm）（mm）时，电缆长度只能小于200m。 RS-485长距离通讯建议使用屏蔽电缆，并将屏蔽层用作地线。六、影响RS-485总线通信速度和可靠性的三个因素1、通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两个信号因素会引起信号反射。它们是阻抗不连续和阻抗失配。阻抗是不连续的。信号在传输线末端突然遇到很少或没有电缆阻抗。信号在该位置引起反射，如图所示。信号反射的原理类似于光从一种介质反射到另一种介质。为了消除这种反射，必须在电缆末端连接一个与电缆特性阻抗相同大小的终端电阻，以使电缆阻抗连续。由于电缆上的信号传输是双向的，因此可以在通信电缆的另一端连接相同尺寸的终端电阻。

理论上，只要在传输电缆的末端连接一个与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就不会发生信号反射。但在实现应用中，传输电缆的特性阻抗与通信波特率等应用环境有关，因此特性阻抗与终端电阻不可能完全相等，或多或少都会存在信号反射。信号反射的另一个原因是数据收发器和传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射主要表现为通信线路处于空闲模式时整个网络的数据中断。信号反射对数据传输的影响是，反射信号最终会触发接收器输入端的比较器，导致接收器接收到错误信号，从而导致CRC校验错误或整个数据帧出现错误。在信号分析中，衡量反射信号强度的参数是RAF（Refection Attenuation Factor）。计算公式如式（1）所示。 RAF=20lg(Vref/Vinc) (1) 其中： Vref - 反射信号的电压， Vinc - 电缆与收发器或终端电阻之间连接点处的入射信号的电压。具体测量方法如图3所示。例如，经实验确定，2.5MHz的入射信号正弦波的峰峰值为+5V，反射信号的峰峰值为+0.297V。通信速率2.5MHz，通信电缆回波损耗率：RAF=20lg(0.297/2.5)=-24.52dB

噪声抑制和偏置电阻方法通常用于减少反射信号对通信线路的影响。在实际应用中，对于比较小的反射信号，为了简单方便，常采用加偏置电阻的方式。通过在通信线路中增加偏置电阻来提高通信可靠性的原理。 2、通信电缆中的信号衰减影响信号传输的第二个因素是电缆传输过程中的信号衰减。传输电缆可以看作是由分布电容、分布电感和电阻组成的等效电路，如图所示。

电缆的分布电容C主要由双绞线的两个平行导体产生。这里导线的电阻对信号影响很小，可以忽略不计。信号损失主要是由于LC 低通滤波器造成的，该滤波器由电缆的分布电容和分布电感组成。 PROFIBUS中使用的LAN标准二芯电缆（西门子为DP总线选择的标准电缆）在不同波特率下的衰减系数如表1所示。电缆衰减系数

3. 通信电缆上的纯阻性负载影响通信性能的第三个因素是纯阻性负载（也称为直流负载）的大小。这里的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器组成。

在描述EIA RS-485规范时，指出如果RS-485驱动器有32个节点并配置150终端电阻，则RS-485驱动器可以输出至少1.5V的差分电压，我做到了。接收器的输入电阻为12k，整个网络的等效电路如图5所示。据此计算，RS-485驱动器的负载能力为： RL=32个输入电阻并联两个终端电阻=((12000/32)(150/2))/(12000/32)+(150/2))51.7 目前，比较常用的RS-485驱动器包括Hollysys使用的MAX485、DS3695、MAX1488/1489和SN75176A/D，其中一些具有负载电容高达20的RS-485驱动器。在不考虑许多其他因素的情况下，根据硬盘容量和负载之间的关系，硬盘可以拥有的最大节点数远大于32 个。如果通讯波特率比较高，线上的电阻要加偏压。图6 显示了如何连接偏置电阻。其作用是在线路进入空闲状态后，当总线上没有数据时（空闲模式）将电平拉离0电平，如图7所示。这样，即使线路中存在比较小的反射信号或干扰，连接到总线上的数据接收器也不会因为这些信号的到来而发生故障。

偏置电阻的大小可以通过以下例子计算：终端电阻Rt1=Rr2=120；假设反射信号最大峰峰值Vref0.3Vp-p，负电压半周期Vref0.15V，则终端电阻处反射信号引起的反射电流Iref0.15/(120||120)=2.5mA。一般RS-485收发器（包括SN75176）的迟滞电压值（hysteresis value）为50mV，即（Ibias-Iref）（Rt1||Rt2）50mV，因此偏置产生的偏置电流Ibias为 3.33mA+5V=Ibias(R 上拉+ R 下拉+ (Rt1||Rt2)) (2) 根据公式2，可计算为R 上拉=R 上拉。 down=720 在实际应用中，RS-485 总线会产生偏置，设置电阻的方法有两种： (1) 平衡总线上每个收发器的偏置电阻。此方法包括向连接到RS-485 总线的每个收发器添加偏置电阻，并向每个收发器添加偏置电压。 (2) 总线部分仅使用一对偏置电阻。当总线上存在较大的反射或干扰信号时，此方法更为有效。请注意，添加偏置电阻会增加总线上的负载。 7. RS-485 总线负载能力与通信电缆长度的关系当设计由RS-485 总线（总线长度和负载数量）组成的网络配置时，请考虑以下三个参数： 是需要的。电阻负载、信号衰减和噪声容限。我们之前讨论过两个参数：纯阻性负载和信号衰减，但现在我想讨论一下噪声容限（noise margin）。 RS-485总线接收器的噪声容限必须至少大于200mV。先前的评论者假设噪声容限为零。在实际应用中，总是希望系统的噪声容限优于EIA RS-485标准规定的值，以提高总线的抗干扰能力。下面的公式显示了总线负载和通信电缆长度之间的关系。 Vend=0.8 (Vdriver-Vloss-Vnoise-Vbias) (3) 其中Vend是通信电缆末端的信号电压。总线，标准测量时指定为0.2V；Vdriver为驱动器的输出电压（与负载数量有关，负载数量在5到35之间，Vdriver=2.4V，负载数量为1 Vdriver=2.4 V) 如果小于5 个，Vdriver=2.5V，如果负载数量大于35 个，Vdriver 2.3V)，Vloss 是信号在总线中传输过程中的损耗（取决于通信电缆规格和（取决于长度） ）。表1所示标准电缆系数基于衰减系数b=20lg(Vout/Vin)等式，可计算为Vloss=Vin-Vout=0.6V（注：通讯波特率为9.6kbps，电缆长度为1km），Vloss相应增加），Vnoise是噪声容限，标准测量中规定的值为0.1V，Vbias是偏置电阻提供的偏置电压（通常为0.4V）。将式(3)乘以0.8的原因是为了防止通信电缆满载。从式（3）中我们可以看出，Vdriver的大小与总线上的负载数量成反比，Vloss的大小与总线的长度成反比，其他参数仅与类型有关。使用的驱动程序。因此，对于选择了驱动器的RS-495总线，负载的数量与给定通信波特率下信号传输的最大距离直接相关。具体关系是，在总线允许的范围内，负载越多，可以发送的信号越短，负载数据越少，可以发送的信号越长。 8. 分布电容对RS-485 总线传输性能的影响电缆的分布电容主要由双绞线的两根平行导体产生。另外，布线与地之间还存在分布电容，虽然很小，但在分析时不能忽略。分布电容对总线传输性能的影响主要是因为总线上传输的是基波信号，而该信号的表示形式只有“1”和“0”。

对于诸如0x01 之类的特殊字节，信号“0”为分布式电容器提供了足够的充电时间。当信号“1”到达时，分布式电容的充电没有时间放电(Vin+)—(Vin-)-，因为它仍然大于200mV，接收器错误地将其识别为“0”最终会导致CRC校验错误，导致整个数据帧传输错误。具体流程如图所示。

总线上的分散效应会导致数据传输错误并降低整体网络性能。解决这个问题有两种方法：（1）降低数据传输的波特率，或者（2）使用分布电容较低的电缆来提高传输线的质量。虽然在某些情况下，简单地使用一对双绞线连接每个接口的A 端和B 端而不将RS-485 通信链路信号接地可能可以工作，但这给系统带来了隐患。由于RS-485接口以差分方式传输信号，因此不需要参考点来检测信号链；只需检测两根导线之间的电位差即可。但请记住，只有共模电压不超过一定范围（-7V 至+12V），收发器才能正常工作。共模电压超过此范围会影响通信可靠性，甚至损坏接口。如图1所示，当发送器A向接收器B发送数据时，发送器A的输出共模电压为VOS，但两地系统是独立的，存在地电位差VGPD，因此，发送器A的输入端接收器是VOS。共模电压达到VCM=VOS+VGPD。虽然RS-485标准规定VOS3V，但VGPD的幅度可能很大（超过10伏甚至几十伏），并且伴随着影响接收器共模输入VCM的强干扰信号，这是有性别的。干扰电流超过正常范围，在信号线上产生电压，影响正常通信或损坏设备。概述：串口是一种非常常见的设备接口，常用于仪器仪表的通信接口，常用于远程采集设备数据或实现远程控制。串行端口也相对容易开发，是许多工程师的首选接口之一。