RS485接口定义图要点

RS232接口RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（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DB25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。随着设备的不断改进，出现了代替DB25的DB9接口，现在都把RS232接口叫做DB9。RS-232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：（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；因此在“南方的老树51CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。（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。接口定义RS232（DB9）1DCD载波检测2RXD接收数据接口说明3TXD发送数据4DTR数据终端准备好5SG信号地6DSR数据准备好7RTS请求发送8CTS清除发送9RI振铃提示接口电平RS232采用负逻辑电平：-15~-3：逻辑1；+15~+3：逻辑0；电压值通常在7V左右RS-422RS-422接口是一种单机发送、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又于1983年在RS422接口基础上制定了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作前缀称谓。RS422接口标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线，共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS422接口支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS422接口四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。RS422接口的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。RS422接口需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。下面是关于RS-422线的接法：25PinofRS-4229PinofRS-422SD-A15(线号)3(线号)R-RD-B22(线号)2(线号)T-SD-B14(线号)7(线号)R+RD-B21(线号)8(线号)T+表格4线制的RS-422注意：如果RS-422为两线制，那么R-和T-就在一根线上，R+和T+也同样在一根线上。计算机侧RS422串行通信接口的插口是25针公插：RS485接口RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。RS485接口定义图1连接主机端的RS485接口。----信号定义如下：----RS485接口--------信号含义----3-----------BRXD-接收数据----4------------ARXD+接收数据----5------------YTXD+发送数据----7------------ZTXD-发送数据2-连接从机端的RS485接口。----信号定义如下：----RS485接口---------信号含义----3------------ZTXD-发送数据----4------------YTXD+发送数据----5------------ARXD+接收数据----7------------BRXD-接收数据RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线。发送线和接受线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。rs232有9个脚，但实际用的大多数是3个422是4个，最多加信号地、屏蔽层共6个485是2个，最多加信号地共3个RS485接口定义图1连接主机端的RS485接口。----信号定义如下：----RS485接口--------信号含义----3-----------BRXD-接收数据----4------------ARXD+接收数据----5------------YTXD+发送数据----7------------ZTXD-发送数据2-连接从机端的RS485接口。----信号定义如下：----RS485接口---------信号含义----3------------ZTXD-发送数据----4------------YTXD+发送数据----5------------ARXD+接收数据----7------------BRXD-接收数据RS4859针Sub-D型子连接器的插针分配插针编号信号含义1屏蔽屏蔽2M2424V输出电压的参考点3RxD/TxD-P*接受-/发送数据-P4CNTR-P中继器控制信号-P5DGND*数据参考点6VP*终端电阻供电电压（5V）7P2424V输出电压8RxD/TxD-N*接收-/发送数据-N9CNTR-N中继器控制信号-N本表来自百度文库《西门子PLC现场总线的网络调试与维护课程3》RS-485接口电路RS-485接口电路的主要功能是：将来自微处理器的发送信号TX通过“发送器”转换成通讯网络中的差分信号，也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换成被微处理器接收的RX信号。任一时刻，RS-485收发器只能够工作在“接收”或“发送”两种模式之一，因此，必须为RS-485接口电路增加一个收/发逻辑控制电路。另外，由于应用环境的各不相同，RS-485接口电路的附加保护措施也是必须重点考虑的环节。下面以选用SP485R芯片为例，列出RS-485接口电路中的几种常见电路，并加以说明。1.基本RS-485电路图1为一个经常被应用到的SP485R芯片的示范电路，可以被直接嵌入实际的RS-485应用电路中。微处理器的标准串行口通过RXD直接连接SP485R芯片的RO引脚，通过TXD直接连接SP485R芯片的DI引脚。由微处理器输出的R/D信号直接控制SP485R芯片的发送器/接收器使能：R/D信号为“1”，则SP485R芯片的发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向RS-485总线发送数据字节；R/D信号为“0”，则SP485R芯片的发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自RS-485总线的数据字节。此电路中，任一时刻SP485R芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1个处于工作状态。连接至A引脚的上拉电阻R7、连接至B引脚的下拉电阻R8用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，以提高RS-485节点与网络的可靠性。R7,R8,R9这三个电阻要根据实际应用而改变大小，特别在用120欧或更小终端电阻时，R9就不需要了，R7和R8应使用680欧电阻。如果将SP485R连接至微处理器80C51芯片的UART串口，则SP485R芯片的RO引脚不需要上拉；否则，需要根据实际情况考虑是否在RO引脚增加1个大约10K的上拉电阻。图1SP485R的基本RS-485电路SP485R芯片本身集成了有效的ESD保护措施。但为了更加可靠地保护RS-485网络，确保系统安全，我们通常还会额外增加一些保护电路。电路图中，钳位于6.8V的TVS管V4、V5、V6都是用来保护RS-485总线的，避免RS-485总线在受外界干扰时（雷击、浪涌）产生的高压损坏RS-485收发器。当然，也选择集成的总线保护元件，比如ONSemi半导体的NUP2105L器件(SOT-23封装，集成2个双向TVS器件)，作为SP485R芯片的附加保护措施。另外，电路中的L1、L2、C1、C2是可选安装元件，用于提高电路的EMI性能。图中附加的保护电路能够对SP485R芯片起到良好的保护效果。2.隔离RS-485电路图2为一个使用光电隔离方式连接的SP485R芯片的示范电路，可以被直接嵌入实际的RS-485应用电路中。微处理器的UART串口的RXD、TXD通过光电隔离电路连接SP485R芯片的RO、DI引脚，控制信号R/D同样经光电隔离电路去控制SP485R芯片的DE和/RE引脚。由微处理器输出的R/D信号通过光电隔离器件控制SP485R芯片的发送器/接收器使能：R/D信号为“1”，则SP485R芯片的DE和/RE引脚为“1”，发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向RS-485总线发送数据字节；R/D信号为“0”，则SP485R芯片的DE和/RE引脚为“0”，发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自RS-485总线的数据字节。任一时刻，SP485R芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1个处于工作状态。连接至A引脚的上拉电阻R7、连接至B引脚的下拉电阻R8用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，以提高RS-485节点与网络的可靠性。R7,R8,R9这三个电阻要根据实际应用而改变大小，特别在用120欧或更小终端电阻时，R9就不需要了，R7和R8应使用680欧电阻。使用DC-DC器件可以产生1组与微处理器电路完全隔离的电源输出，用于向RS-485收发器电路提供+5V电源。电路中光耦器件的速率将会影响RS-485电路的通讯速率。图2中选用了NEC公司的光耦器件PS2501芯片，受PS2501芯片的响应速率影响，这一示范RS-485接口电路的通讯速率只可保障在19200bps速率下正常工作；如果需要达到更高的RS-485通讯速率，则需要选用响应速度更快的光耦器件，比如Agilent公司的超高速光耦元件。