代码收藏家技术教程 2023-01-25

【深入解析】RS232和RS485通信总线

RS232概述

RS-232接口符合电子工业联盟（EIA）建立的串行数据通信接口标准。原始编号是EIA-RS-232（简称232，RS232）。它广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆以及机械、电气、信号和传输过程。

RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

RS232特性

RS-232是主流串行通信接口之一。由于RS232接口标准的早期出现，难免存在不足，主要有以下四点：

接口信号电平高，容易损坏接口电路的芯片。RS232接口上任何信号线的电压都处于负逻辑关系中。即：逻辑“1”为-3 ~ -15V;逻辑为“0”：+3 ~ +15V，噪声裕量为2V。也就是说，接收器需要将高于+3V的信号识别为逻辑“0”，将低于-3V的信号识别为逻辑“1”，将5V的TTL电平识别为逻辑正极，将0识别为逻辑负极。与TTL电平不兼容，需要一个电平转换电路来连接到TTL电路。

传输速率低。在异步传输中，比特率为20Kbps;因此，在51CPLD开发板中，集成程序波特率只能是19200，这也是原因。

接口采用信号线和信号回波串，形成共同的接地传输形式。这种标准的接地传输容易受到共模干扰，因此抗噪性较弱。

传输距离有限。最大传输距离为50英尺。它只能达到大约15米。

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RS485 概述

RS-485串行总线广泛用于通信距离必须为几十米到几公里的时候。RS-485使用平衡的发射和差分接收，因此可以抑制共模干扰。除了总线收发器的高灵敏度外，它还可以检测低至200mV的电压，从而将发射的信号恢复到公里以上。RS-485使用半双工工作模式，任何时候只发送一个点。因此，发射电路必须由使能信号控制。

RS485 特性

RS-485对于多点互连非常方便，可以节省许多信号线。RS-485应用可以联网以形成一个分布式系统，允许多达32个驱动器和32个接收器并联连接。针对RS-232的缺点，新标准RS-485具有以下特点：

RS-485的电气特性：逻辑“1”由两条线路+2V~+6V之间的电压差表示，逻辑“0”由两条线路之间的电压差-6V~-2V表示。接口信号电平低于RS-232，不易损坏接口电路芯片。该电平与TTL电平兼容，便于与TTL电路连接。

最高数据传输速率为：10Mbps

RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收机的组合，具有抗共振固模干扰能力，即抗噪声性能好。

RS-485接口的最大传输距离为4000英尺，实际上可达3000米。

RS-232接口仅允许一个收发器连接到总线，即单站功能。相比之下，RS-485接口仅允许在总线上连接多达128个收发器，即多站能力。用户使用单个RS-485接口可以快速建立设备网络。

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RS232 和 RS485 的区别

工作模式：RS232 为全双工，RS485 为半双工。

传输方式：RS485和RS232只是物理协议的通信（即接口标准），RS485是差分传输方式，RS232是单端传输方式，但通信程序没有太大区别。

信号线：RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根信号线。RS-232 口一般只使用 RXD、TXD、GND 三条线。

抗干扰性：RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。RS232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。

传输距离：RS485接口的最大传输距离标准值为 1200 米(9600bps 时)，实际上可达 3000 米。RS232传输距离有限，最大传输距离标准值为 50 米，实际上也只能用在 15 米左右。

通信能力：RS485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器，用户可以利用单一的 RS485 接口方便地建立起设备网络。RS232只允许一对一通信。

传输速率：RS232传输速率较低，在异步传输时，波特率为 20Kbps。RS485 的数据最高传输速率为 10Mbps 。

电气电平值：RS485的逻辑"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。在 RS-232 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑"1"，-(5-15)V；逻辑"0 " +(5- 15)V 。

PC已经配备了RS232，可以直接使用。如果使用RS485通信，则只需在RS232端口上连接RS232至RS485转换头，无需修改程序。

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RS232是一个标准接口，是一个D形的9引脚。所连接设备的接口的信号定义是相同的。信号定义如下：

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RS232仅允许一对一通信（单站功能）

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RS485接口允许总线上最多128个收发器（多站功能）

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通信距离：最远设备（控制器）与计算机之间的距离理论为1200米。建议控制在800米以内，最佳控制在300米以内。如果距离太长，可以使用485中继器（扩展）其中中继器放置在总线中间或开头。中继器理论上可以扩展到3000米。

负载数：485 总线可以承载的设备（控制器）数量。这取决于控制器的通信芯片和485转换器的通信芯片的选择。通常，有 32、64、128 和 256。这种选择是理论数字。在实际应用中，根据场景环境、通信距离等因素，负载数未达到指标数。

485通信总线（必须双绞线，或网络电缆之一），如果使用普通电线（不绞线），干扰会很大，通信不顺畅，甚至通信都是不可能的。

每个控制器设备必须携手并进，并且不得有星形连接或分叉。如果有星形连接或分叉，干扰会很大，通信会很差，甚至传输也不可能。

区别总结

规格	RS232型	RS485型
操作模式	单端	不同 -ENTIAL
一条线路上的驱动器和接收器总数	1 个驱动程序 1 记录仪	1 个驱动程序 32 接收器
最大电缆长度	50 英尺	4000 呎
最大数据速率	460kb/s	30Mb/秒
最大驱动器输出电压	+/-25V	-7V至+12V
驱动器输出信号电平（最小负载）加载	+/-5V 至 +/-15V	+/-1.5V
驱动器输出信号电平（最大空载）卸载	+/-25V	+/-6V
驱动器负载阻抗（欧姆）	3k 至 7k	54
高 Z 状态下的最大驱动器电流开机	不适用	+/-100uA
高 Z 状态下的最大驱动器电流断电	+/-6毫安 +/-2v	+/-100uA
压摆率（最大值）	30V/uS	不适用
接收器输入电压范围	+/-15V	-7V至+12V
接收器输入灵敏度	+/-3V	+/-200mV
接收器输入电阻（欧姆）	3k 至 7k	>=12k