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串行接口标准

串行接口标准

在计算机网络数据通信中,有几个接口标准是经常见到和用到的,那就是通常所说的RS-232、RS-422与RS-485标准。它们都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制定并发布的。

 

RS-232接口(又称EIA RS-232)是目前最常用的一种串行通信接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统公司、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信的标准。它的全名是“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。

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。

 

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4 000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,后来被命名为TIA/EIA-422A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-485A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀的,所以在通信工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓,也就是上面说到的3个串行接口标准。

 

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性作出规定,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。

 

表3-1是以上3种串行接口电气性能参数的综合比较。

表3-1  RS-232、RS-422与RS-485串行接口电气性能参数综合比较

性 能 参 数

RS232

RS422

R485

工作方式

单端

差分

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

50英尺

400英尺

400英尺

最大传输速率

20Kb/s

10Mb/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)

+/-5V~+/-15V

+/-2.0V

+/-1.5V

驱动器输出信号电平(空载最大值)

+/-25V

+/-6V

+/-6V

驱动器负载阻抗(W)

3k~7k

100

54

摆率(最大值)

30V/μs

N/A

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

+/-200mV

接收器输入电阻(W)

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

 

 

1、RS-485RS-485总线,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。3、RS-422RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同,都是以差动方式发送和接受,不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因,这正是二者与RS232的根本区别,因为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。RS422和RS485在19kpbs下能传输1200米。用新型收发器线路上可连接台设备。

2、RS-232-CRS-232-C是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道。 在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。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。RS-232-C标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

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