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RS232422458传输距离

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。

图1

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表1。

规定

RS232

RS422

R485

工作方式

单端

差分

节点数

1收、1发

1发10收

1发32收

最大传输电缆长度

15米

约1219米

最大传输速率

20Kb/S

10Mb/s

最大驱动输出电压

+/-25V

-0.25V～+6V

-7V～+12V

驱动器输出信号电平

（负载最小值）

负载

+/-5V～+/-15V

+/-2.0V

+/-1.5V

驱动器输出信号电平

（空载最大值）

空载

+/-25V

+/-6V

驱动器负载阻抗（Ω）

3K～7K

100

摆率（最大值）

30V/μs

N/A

接收器输入电压范围

+/-15V

-10V～+10V

-7V～+12V

接收器输入门限

+/-3V

+/-200mV

接收器输入电阻（Ω）

3K～7K

4K（最小）

≥12K

驱动器共模电压

-3V～+3V

-1V～+3V

接收器共模电压

-7V～+7V

-7V～+12V

表1

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。

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。

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。

图4

图5

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

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等。

RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，参见图6。

而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

参见图7。

图6

图7

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k，RS-422是4k；RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

RS-485有关电气规定参见表1。

RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。

平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。

只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。

一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求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。

终接电阻接在传输总线的两端。

计算机常见通讯接口

1.并行接口

目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用是25针D形接头。

所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。

　　现在有五种常见的并口：

4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多数PC机配有4位或8位的并口，许多利用Intel386芯片组的便携机配有EPP口，支持全部IEEE1284并口规格的计算机配有ECP并口。

　标准并行口4位、8位、半8位。

4位口一次只能输入4位数据，但可以输出8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。

　　EPP口（增强并行口）:

由Intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM驱动器等。

　　ECP口（扩展并行口）:

由Microsoft、HP公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA（直接存储器访问）。

　　目前几乎所有的586机的主板都集成了并行口插座，标注为Paralle1或LPT1，是一个25针的双排针插座。

2.串行接口

　　计算机的另一种标准接口是串行口，现在的PC机一般至少有两个串行口COM1和COM2。

串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。

这样，虽然速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此长距离的通信应使用串行口。

通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2有些使用的是老式的DB25针连接器。

3USB接口

USB是英文UniversalSerialBus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。

它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的新型接口技术。

USB使用一个4针插头作为标准插头。

通过这个标准插头，采用菊花链形式可把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。

USB标准中将USB分为五个部分：

控制器、控制器驱动程序、USB芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB设备的客户驱动程序。

USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。

目前主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，而且也安装了USB接口插槽。

Windows98及以上版本的操作系统都内置了对USB接口的支持（但WindowsNT尚不支持USB）。

目前已经有数码相机、数字音箱、扫描仪、键盘、鼠标等很多USB外设问世。

随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。

最新推出的PC机几乎100%支持USB，另一方面使用USB接口的设备也在以惊人的速度发展。

目前我们使用的是USB1.1标准的接口，它的传输速度为12Mbps。

USB2.0标准

　　COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB2.0接口标准。

USB2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps，比USB1.1标准快40倍左右，速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB2.0的线路上，不像USB1.1时代，因为高带宽使得更多的设备无需担心数据传输时发生瓶颈效应。

USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的线缆，接头的规格也完全相同，在高速的前提下一样保持了USB1.1的优秀特色，也保证了向下兼容。

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串口通讯的概念及接口电路

随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显的重要。

这里所说的通信是只计算机与外界的信息交换。

因此，通信既包括计算机与外部设备之间，也包括计算机和计算机之间的信息交换。

由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输。

对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍。

在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU之间的通信一般都是串行方式。

所以串行接口是微机应用系统常用的接口。

许多外设和计算机按串行方式进行通信，这里所说的串行方式，是指外设与接口电路之间的信息传送方式，实际上，CPU与接口之间仍按并行方式工作。

1　串行通信的概念

图1-1

所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线（另外需要地线,可能还需要控制线）,数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。

如图1-1所示。

这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。

由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。

典型的串行接口的结构如1-2所示。

图1-2

在数据输入过程中，数据1位1位地从外设进入接口的“接收移位寄存器”，当“接收移位寄存器”中已接收完1个字符的各位后，数据就从“接收移位寄存器”进入“数据输入寄存器”。

CPU从“数据输入寄存器”中读取接收到的字符。

（并行读取，即D7~D0同时被读至累加器中）。

“接收移位寄存器”的移位速度由“接收时钟”确定。

在数据输出过程中，CPU把要输出的字符（并行地）送入“数据输出寄存器”，“数据输出寄存器”的内容传输到“发送移位寄存器”，然后由“发送移位寄存器”移位，把数据1位1位地送到外设。

“发送移位寄存器”的移位速度由“发送时钟”确定。

接口中的“控制寄存器”用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式。

“状态寄存器”的各位称为“状态位”，每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误。

例如，用状态寄存器的D5位为“1”表示“数据输出寄存器”空，用D0位表示“数据输入寄存器满”，用D2位表示“奇偶检验错”等。

能够完成上述“串<-->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收发器”（UART：

UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter）,典型的芯片有：

Intel8250/8251,16550。

串口通信基本接线方法

　　目前较为常用的串口有9针串口（DB9）和25针串口（DB25），通信距离较近时（<12m），可以用电缆线直接连接标准RS232端口（RS422,RS485较远），若距离较远，需附加调制解调器（MODEM）。

最为简单且常用的是三线制接法，即地、接收数据和发送数据三脚相连，本文只涉及到最为基本的接法，且直接用RS232相连。

1.DB9和DB25的常用信号脚说明

　9针串口（DB9）

25针串口（DB25）

针号

功能说明

缩写

针号

功能说明

缩写

数据载波检测

DCD

数据载波检测

DCD

接收数据

RXD

接收数据

RXD

发送数据

TXD

发送数据

TXD

数据终端准备

DTR

数据终端准备

DTR

信号地

GND

信号地

GND

数据设备准备好

DSR

数据准备好

DSR

请求发送

RTS

请求发送

RTS

清除发送

CTS

清除发送

CTS

振铃指示

DELL

振铃指示

DELL

2.RS232C串口通信接线方法（三线制）

首先，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：

同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连

·同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口，均是2与3直接相连；

两个不同串口（不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口）

9针－9针

25针－25针

9针－25针

上面表格是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备，如接收GPS数据或电子罗盘数据，只要记住一个原则：

接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此交叉，信号地对应相接，就能百战百胜。

3.串口调试中要注意的几点：

串口调试时，准备一个好用的调试工具，如串口调试助手、串口精灵等，有事半功倍之效果；

强烈建议不要带电插拨串口，插拨时至少有一端是断电的，否则串口易损坏。

单工、半双工和全双工的定义

　如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。

如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。

如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。

电话线就是二线全双工信道。

由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。

双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。

-------->

<-------->

-------->

A---------B

<--------

单工

半双工

全双工

串行数据在传输过程中，由于干扰可能引起信息的出错，例如，传输字符‘E’，其各位为：

0100，0101=45H

D7D0

由于干扰，可能使位变为1，这种情况，我们称为出现了“误码”。

我们把如何发现传输中的错误，叫“检错”。

发现错误后，如何消除错误，叫“纠错”。

最简单的检错方法是“奇偶校验”，即在传送字符的各位之外，再传送1位奇/偶校验位。

可采用奇校验或偶校验。

奇校验：

所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如：

10110，0101

00110，0001

偶校验：

所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如：

10100，0101

奇偶校验能够检测出信息传输过程中的部分误码（1位误码能检出，2位及2位以上误码不能检出），同时，它不能纠错。

在发现错误后，只能要求重发。

但由于其实现简单，仍得到了广泛使用。

有些检错方法，具有自动纠错能力。

如循环冗余码（CRC）检错等。

串口通讯流控制

我们在串行通讯处理中，常常看到RTS/CTS和XON/XOFF这两个选项，这就是两个流控制的选项，目前流控制主要应用于调制解调器的数据通讯中，但对普通RS232编程，了解一点这方面的知识是有好处的。

那么，流控制在串行通讯中有何作用，在编制串行通讯程序怎样应用呢？

这里我们就来谈谈这个问题。

1.流控制在串行通讯中的作用

这里讲到的“流”，当然指的是数据流。

数据在两个串口之间传输时，常常会出现丢失数据的现象，或者两台计算机的处理速度不同，如台式机与单片机之间的通讯，接收端数据缓冲区已满，则此时继续发送来的数据就会丢失。

现在我们在网络上通过MODEM进行数据传输，这个问题就尤为突出。

流控制能解决这个问题，当接收端数据处理不过来时，就发出“不再接收”的信号，发送端就停止发送，直到收到“可以继续发送”的信号再发送数据。

因此流控制可以控制数据传输的进程，防止数据的丢失。

PC机中常用的两种流控制是硬件流控制（包括RTS/CTS、DTR/CTS等）和软件流控制XON/XOFF（继续/停止），下面分别说明。

2.硬件流控制

硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）流控制。

硬件流控制必须将相应的电缆线连上，用RTS/CTS（请求发送/清除发送）流控制时，应将通讯两端的RTS、CTS线对应相连，数据终端设备（如计算机）使用RTS来起始调制解调器或其它数据通讯设备的数据流，而数据通讯设备（如调制解调器）则用CTS来起动和暂停来自计算机的数据流。

这种硬件握手方式的过程为：

我们在编程时根据接收端缓冲区大小设置一个高位标志（可为缓冲区大小的75％）和一个低位标志（可为缓冲区大小的25％），当缓冲区内数据量达到高位时，我们在接收端将CTS线置低电平（送逻辑0），当发送端的程序检测到CTS为低后，就停止发送数据，直到接收端缓冲区的数据量低于低位而将CTS置高电平。

RTS则用来标明接收设备有没有准备好接收数据。

常用的流控制还有还有DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）。

我们在此不再详述。

由于流控制的多样性，我个人认为，当软件里用了流控制时，应做详细的说明，如何接线，如何应用。

3.软件流控制

由于电缆线的限制，我们在普通的控制通讯中一般不用硬件流控制，而用软件流控制。

一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。

常用方法是：

当接收端的输入缓冲区内数据量超过设定的高位时，就向数据发送端发出XOFF字符（十进制的19或Control-S，设备编程说明书应该有详细阐述），发送端收到XOFF字符后就立即停止发送数据；当接收端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时，就向数据发送端发出XON字符（十进制的17或Control-Q），发送端收到XON字符后就立即开始发送数据。

一般可以从设备配套源程序中找到发送的是什么字符。

应该注意，若传输的是二进制数据，标志字符也有可能在数据流中出现而引起误操作，这是软件流控制的缺陷，而硬件流控制不会有这个问题。

485总线由于其布线简单，稳定可靠从而广泛的应用于视频监控，门禁对讲，楼宇报警等各个领域中，但是，在485总线布线过程中由于有很多不完全准确的概念导致出现很多问题。

现在将一些错误的观念作出一些澄清。

　　1.485信号线可以和强电电源线一同走线。

在实际施工当中，由于走线都是通过管线走的，施工方有的时候为了图方便，直接将485信号线和电源线绑在一起，由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰，从而导致485信号不稳定，导致通信不稳定。

　　2.485信号线可以使用平行线作为布线，也可以使用非屏蔽线作为布线。

由于485信号是利用差模传输的，即由485+与485-的电压差来作为信号传输。

如果外部有一个干扰源对其进行干扰，使用双绞线进行485信号传输的时候，由于其双绞，干扰对于485+，485-的干扰效果都是一样的，那电压差依然是不变的，对于485信号的干扰缩到了最小。

同样的道理，如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话，外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。

　　3.选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。

由于原材料价格上涨，导致现在市场上的线材鱼龙混杂，有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线，在外面镀铜以蒙混客户。

具体区别方法：

看网线截面，如果是铜色的话，就是铜丝，如为白色，则是用合金以次充好。

合金一般比较脆，容易断，而且导电性远不如铜丝，很容易在工程施工中造成问题。

线材一般那建议选择标准的485线，其为屏蔽双绞线，传输线不是像网线那样为单股的铜丝，而是多股铜丝绞在一起形成一根线，从而即使某根小铜丝断掉，也不会影响整个的使用。

　　4.485布线可以任意布设成星型接线与树形接线。

485布线规范是必须要手牵手的布线，一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接，很容易造成信号反射导致总线不稳定。

很多施工方在485布线过程中，使用了星型接线和树形接线，有的时候整个系统非常稳定，但是有的时候则总是出现问题，又很难查找原因，一般都是由于不规范布线所引起的。

如果由于现场的限制，必须要进行星型连接或者树形连接，可以

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