网络串口传输协议doc 11页.docx

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网络串口传输协议（doc11页）

一、RS-232C协议

      RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，定义是“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”。

它是在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。

其中EIA（ElectronicIndustryAssociation）代表美国电子工业协会，RS（Recommendedstandard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改。

1、RS-232C接口引脚定义

由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。

下面是常用的DB-25和DB-9连接器接口图：

这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。

（2）、联络线

请求发送（Requesttosend-RTS）——DTE准备向DCE发送数据，DTE使该信号有效（ON状态），通知DCE要发送数据给DCE了。

（DTE->DCE）

允许发送（Cleartosend-CTS）——是对RTS的响应信号。

当DCE已准备好接收DTE传来的数据时，使该信号有效，通知DTE开始发送数据。

（DCE->DTE）

RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。

在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。

（3）、数据线

发送数据（Transmitteddata-TxD）——DTE发送数据到DCE。

（DTE->DCE）

接收数据（Receiveddata-RxD）——DCE发送数据到DTE（DCE->DTE）

（4）、地线

   有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线。

（5）、其余

载波检测（CarrierDetection-CD）——用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。

（DCE->DTE）

振铃指示（Ringing-RI）——当DCE收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知DTE，已被呼叫。

（DCE->DTE）

   通常的应用系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，比如PC和色温计，PC和单片机之间的通信，双方都能发送和接收，它们的连接只需要使用三根线即可，即RXD,TXD和GND，连接方式见图4。

                   图4“三线连接法”

2、RS-232C的电气特性

（1）逻辑电平

在TXD和RXD上：

  逻辑1（MARK）=-3V～-15V

  逻辑0（SPACE）=+3～＋15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

  信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V

  信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V

  由以上定义可以看出，信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平的绝对值在（3～15）V之间。

   当计算机和TTL电平的设备通信时，如计算机和单片机通信时，需要使用RS-232C/TTL电平转换器件，常用的有MAX232。

（2）传输距离

由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为15m，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过15m。

3、RS-232C的不足之处

由于RS－232C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，波特率最大为19200bps。

（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，实际最大传输距离只有50米左右.

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一、RS-232C、RS-422与RS-485的由来  

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。

RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时）,并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS-422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RS-422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。

　　RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

因此在视频界的应用,许多厂家都建立了一套高层通信协议,或公开或厂家独家使用。

如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的,视频服务器上的控制协议则更多了,如Louth、Odetis协议是公开的,而ProLINK则是基于Profile上的。

二、RS-232串行接口标准  

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。

收、发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平,DB25各引脚定义参见图1。

典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5～+15V,负电平在-5～-15V电平。

当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。

接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。

由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。

RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的,其驱动器负载为3～7kΩ。

所以RS-232适合本地设备之间的通信。

其有关电气参数参见下表。

9针接口针脚定义  

Pin1ReceivedLineSignalDetector  

（DataCarrierDetect）   

Pin2ReceivedData   

Pin3TransmitData   

Pin4DataTerminalReady   

Pin5SignalGround   

Pin6DataSetReady   

Pin7RequestToSend   

Pin8ClearToSend   

Pin9RingIndicator  

三、RS-422与RS-485串行接口标准  

1．平衡传输   

RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2。

通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2～6V,是另一个逻辑状态。

另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。

“使能”RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2。

通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2～6V,是另一个逻辑状态。

另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。

“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。

当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。

　　接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。

接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

参见图3。

2．RS-422电气规定   

RS-422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。

图5是典型的RS-422四线接口。

实际上还有一根信号地线,共5根线。

图4是其DB9连接器引脚定义。

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RS-422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）。

RS-422四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）实现。

RS-422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。

　　RS-422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。

RS-422有关电气参数见表1   

　　RS232接口针脚定义  

25针的接口定义：

Pin1ProtectiveGround   

Pin2TransmitData   

Pin3ReceivedData   

Pin4RequestToSend   

Pin5ClearToSend   

Pin6DataSetReady   

Pin7SignalGround   

Pin8ReceivedLineSignalDetector   

（DataCarrierDetect）   

Pin20DataTerminalReady  

　　3．RS-485电气规定   

　　由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。

如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻