关于RS232/RS485接口基础知识的详细介绍

RS232/RS485接口基础知识

在台式电脑上，一般都会有一个 9 针的串行接口，这个串行接口叫做RS232 接口，通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的形态出现。

 

如图1所示的RS232 接口一共有 9个引脚，分别定义是：载波检测 DCD、接收数据 RXD、发送数据 TXD、数据终端准备好 DTR、信号地线 SG、数据准备好 DSR、请求发送 RTS、清除发送 CTS、振铃提示 RI。

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RS-232标准接口（又称EIA RS-232）是常用的串行通信接口标准之一，是1970年制定的“数据终端设备( DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。 该标准规定采用一个25个脚的DB-25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。后来IBM的PC机将RS232简化成了DB-9连接器，从而成为事实标准。工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。 RS232的特点是：

1、信号线少，RS-232总线规定了25条线，包含了两个信号通道，即第一通道（称为主通道）和第二通道（称为副通道）。利用RS- 232总线可以实现全双工通信，通常使用的是主通道，而副通道使用较少。在一般应用中，使用3条～9条信号线就可以实现全双工通信，采用三条信号线（接收、发送和信号地）能实现简单的全双工通信过程。

2、传输速率选择灵活，RS-232规定的标准传送速率有50b/s、75b/s、110b/s、150b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、19200b/s。

3、采用负逻辑传送，规定逻辑“1”的电平为-5V~-15 V，逻辑“0”的电平为+5 V～+15 V。可提高抗干扰能力，增大通信距离。RS -232的噪声容限为2V，接收器将能识别高至+3V的信号作为逻辑“0”，将低到-3 V的信号作为逻辑“1”。

4、传送距离较远，采用串行传送方式，传送距离一般可达30 m。若采用光电隔离20 mA的电流环进行传送，其传送距离可以达到1000 m。

5、两种物理接口，DB9或DB25。

串行通讯在通讯领域被广泛应用 , 标准的RS232C接口是计算、外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。计算机与计算机 、计算机与外设等都可以通RS232接口进行方便的连接 , 以实现监视、控制外设和传输数据等目的。但是由于前文RS232的特点——外设采用的一般是负逻辑电平，而计算机采用的是TTL电平, 为了使两者之间能够通信 , 必须用芯片来转换电平以满足数据的传输 , 这就是RS2323接口芯片的作用。应用RS232收发器芯片可以实现把 UART 电平转换成 RS232 电平，也把 RS232 电平转换成TTL电平，从而实现标准 RS232接口和例如UART接口之间的通信连接。 

3PEAK公司提供了一系列RS-232收发器以适合多种应用。单电源供电 RS-232 收发器仅需一路供电电源即可实现RS-232通信。在较短的距离内(长达 15米), RS-232 允许从发射机到接收机以高达 470kbps 数据速率提供可靠的数传输;在更短距离内(1.5米), 3PEAK最新的 RS-232 收发器可使数据传输速率达1Mbps。3PEAK RS-232 收发器为单电源提供电的 EIA/TIARS-232 和 V.28/V.24 通信接口芯片,具有低功耗、高数据速率、外围电路简单等特性。RS-232 收发器采用优化的电路拓扑结构和专利技术的低压差输出。

以经常使用的TPT3232E为例，广泛应用于电脑、打印机、工业人机设备，满足TIA/EIA-232-F和ITU V.28标准，具有两个驱动和两个接收器，操作速度可达250kbps，满足IEC61000ESD保护，每个接收器将TIA/RS-232输入转换为TTL/CMOS。如图2所示，TP3232E 包括两个发送器和两个接收器,确保标准工作模式下提供 250kbps 的数据速率、具有低至0.01μA的关断模式,以降低电池供电便携式系统的功耗，在关断模式下接收器仍保持有效状态,允许监视外设,而且仅消耗1μA的电源。

选择RS232接口芯片时，需要看系统工作电压、需要驱动/接收器的数量，是否有低功耗模式、是否兼容部分逻辑电平、ESD防护能力等。

由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下5点：

（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

（5）RS232接口在总线上只允许连接1个收发器，不能支持多站收发能力，所以只能点对点通信，不支持多点通讯。

针对RS232接口的不足，出现了一些新的接口标准，比如RS-485，它具有以下特点：

1. 电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为 -（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

2.数据最高传输速率为10Mbps 。

3.接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器， 即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

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(如图3所示)，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。

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。

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。

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