簡介 [RS232 RS422 RS485]

一、串口簡介

　　RS-232、RS-422與RS-485都是串行數據接口標準，最初都是由電子工業協會（EIA）製訂並發布的，RS-232在1962年發布，命名為EIA-232-E，作為工業標準，以保證不同廠家產品之間的兼容。RS-422由RS-232發展而來，它是為彌補RS-232之不足而提出的。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺（速率低於100kb/s時），並允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規範，被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴展應用範圍，EIA又於1983年在RS-422基礎上製定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和衝突保護特性，擴展了總線共模範圍，後命名為TIA/EIA-485-A標準。由於EIA提出的建議標準都是以"RS"作為前綴，所以在通訊工業領域，仍然習慣將上述標準以RS作前綴稱謂。

　　RS-232、RS-422與RS-485標準隻對接口的電氣特性做出規定，而不涉及接插件、電纜或協議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議。因此在視頻界的應用，許多廠家都建立了一套高層通信協議，或公開或廠家獨家使用。如錄像機廠家中的Sony與鬆下對錄像機的RS-422控製協議是有差異的，視頻服務器上的控製協議則更多了，如Louth、Odetis協議是公開的，而ProLINK則是基於Profile上的。

二、RS-232串行接口標準

　　目前RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。

　　收、發端的數據信號是相對於信號地，如從DTE設備發出的數據在使用DB25連接器時是2腳相對7腳（信號地）的電平。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在-5～-15V電平。當無數據傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數據到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。由於發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑製能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即隻用一對收、發設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。其有關電氣參數參見下表。

　　

==================== [表1]	RS232	RS422	R485
工作方式	單端	差分	差分
節點數	1收、1發	1發10收	1發32收
最大傳輸電纜長度	50英尺	400英尺	400英尺
最大傳輸速率	20Kb/S	10Mb/s	10Mb/s
最大驅動輸出電壓	+/-25V	-0.25V～+6V	-7V～+12V
驅動器輸出信號電平 (負載最小值) 負載	+/-5V～+/-15V	+/-2.0V	+/-1.5V
驅動器輸出信號電平 (空載最大值) 空載	+/-25V	+/-6V	+/-6V
驅動器負載阻抗(Ω)	3K～7K	100	54
擺率(最大值)	30V/μs	N/A	N/A
接收器輸入電壓範圍	+/-15V	-10V～+10V	-7V～+12V
接收器輸入門限	+/-3V	+/-200mV	+/-200mV
接收器輸入電阻(Ω)	3K～7K	4K(最小)	≥12K
驅動器共模電壓	N/A	-3V～+3V	-1V～+3V
接收器共模電壓	N/A	-7V～+7V	-7V～+12V

三、RS-422與RS-485串行接口標準

　　1．平衡傳輸

　　RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。

　　通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2～6V，是另一個邏輯狀態。另有一個信號地C，在RS-485中還有一"使能"端，而在RS-422中這是可用可不用的。"使能"端是用於控製發送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當"使能"端起作用時，發送驅動器處於高阻狀態，稱作"第三態"，即它是有別於邏輯"1"與"0"的第三態。

接收器也作與發送端相對的規定，收、發端通過平衡雙絞線將AA與BB對應相連，當在收端AB之間有大於+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小於-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平範圍通常在200mV至6V之間。

　　2．RS-422電氣規定

　　RS-422標準全稱是"平衡電壓數字接口電路的電氣特性"，它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線，共5根線。由於接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主設備（Master），其餘為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發端最大負載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）。RS-422四線接口由於采用單獨的發送和接收通道，因此不必控製數據方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）實現。

　　RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。隻有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

　　RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等於傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。

　　RS-422有關電氣參數見表1

　　3．RS-485電氣規定

　　由於RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線製可實現真正的多點雙向通信。

　　而采用四線連接時，與RS-422一樣隻能實現點對多的通信，即隻能有一個主（Master）設備，其餘為從設備，但它比RS-422有改進， 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備。

　　RS-485與RS-422的不同還在於其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k，RS-422是4k；RS-485滿足所有RS-422的規範，所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。

　　RS-485有關電氣規定參見表1。

　　RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。隻有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。

　　RS-485需要2個終接電阻，其阻值要求等於傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端。

[Note] by Yahoo
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所謂’RS232/422/485’係國際標準之非同步串列式通訊硬體規範(EIA)之編號名稱; 其資料內容信號基本上係以串列方式一個Bit接一個Bit的依序傳遞; 且其資料位元之0/1係以兩芯信號線間之相對電壓位準差值大小來表現. 最常見之RS232即為電腦之串列埠, 且多為9 Pin模式(舊型也有25 Pin的), 其主要之資料傳遞使用三芯信號線傳遞, 包括: Tx, Rx, 及Gnd, 另有一些控制接腳如: RTS, CTS, DTR等; 另25 Pin模式則是多了一些極罕用之控制接腳, 與預留之空接腳. RS232僅能以一對一之方式, 在兩設備間傳遞資料, 但可達到全雙工之通訊功能, 且因其將兩設備之Gnd連接在一起, 故電纜長度一般規範不宜大於十五公尺為佳. (事實上, 一般實務而言, 當採用的通訊速率愈高時, 有效的通訊距離便愈短)

¨ 目前通訊常見的硬體規格有: RS232、RS422、RS485等; 其中,  RS232、RS422、RS485間原則上皆可利用信號轉換器直接將其電氣規格相互轉換, 以連接不同規格之信號作通訊. (另外, 近來也已有廠商研發出RS232/422/485與EtherNet信號轉換之器材, 但那應是採用”封包”等之類的其他軟體手段而完成.)

¨ RS232之送/收信號, 可視為以Gnd對Tx及Gnd對Rx腳位之信號位準差值表示; 當然, 兩相連之設備除將Gnd腳位相連外, Tx與Rx接腳須與對方反接.

¨ RS422可謂為RS232之擴充, 其將送/收之信號完全分離為兩對傳輸線, 即: Tx+/Tx-及Rx+/Rx-四芯; 

因不同於RS232將兩端設備之Gnd直接接在一起, 故其傳輸線之長度一般可達到九百公尺以上(使用AWG18以上電纜), 且在一組傳輸線上, 可同時併掛多個通訊設備. 由於送/收信號仍是獨立分離, 故亦可形成一對一全雙工之通訊功能.

¨ RS422網路線上雖可併掛多個通訊設備, 但因送/收信號獨立分開, 故一般會被設計成’主-僕’(Master-Slave)式之通訊架構, 即: 由一主控設備直接對多個終端設備通訊, 各終端設備間並不能直接相互傳遞資料(因各終端設備之Tx皆接在一起而接入主控設備之Rx, 各終端設備之Rx亦皆接在一起而與主控設備之Tx相接).

¨ RS485相當接近於RS422, 但其將送/收之信號線結合, 共同使用同一對傳輸線, 即L+/L-兩芯; 而傳輸線之總長度則更可達到1.5公里之譜. 一般而言, 將RS422之Tx+與Rx+併接、Tx-與Rx-併接, 亦可得到RS485之硬體效果. 由於RS485送/收信號共用同一對傳輸線, 所以它只能有半雙工的能力.

¨ 因RS485之送/收信號在一起, 故在網路線上之所有通訊設備均具有相同之地位(即: “對等通訊”,”Peer-to-Peer”), 即任一設備送出之資料所有相連之設備均能接獲.

¨ RS485規格規範中有提及: 網路線上最多可併接64(32+32)個節點(通訊設備), 且傳輸線之連接應以一進一出之架構串聯所有設備, 並可於距離過遠時, 串上一個訊號增強器; 而實務上, 網路上之節點應可達256個(當然和傳輸線總長度等條件有關聯), 又由於常是以樹狀結構來連接所有設備, 因此雖然規範中還提及: 若信號不佳時, 可併聯’終端電阻’來改善, 但實務上很難找到併聯之適當位置與電阻值.

[Note2]================
Modbus是一種通訊協定(軟體)。

RS422、RS485是一種硬體的架構。

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RS422配線：會有RX+/-，TX+/-  共有4條線。

RX  接收外部設備回傳線路

TX  發送給外部設備線路

RS485配線：會有Ｄ+/D-  共有2條線。

傳送/接收，都是D+/D-在控制。

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只看上面的圖示，可能會覺得RS422跟RS485好像是不一樣的，

但很多的控制都說可以同時兼容兩種，甚至都是用同樣的接腳!?

再看看下面的圖，就會懂了。

如果PLC(MASTER)端是RS422，外部裝置是RS485，就可以用上面的接法。

RS422是全雙工，四條線，可以同時傳送/接收，不會有問題。(不同線路)

RS485是半雙工，二條線，如果有其中一個裝置在發送資料，其他裝置就不可以發送。