關(guān)于RS232 RS422 RS485三種異步通信

區(qū)別于RS232, RS485的特性包括：

1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS -232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。

2. RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps

3. RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。

4. RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而 RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

RS485編程

串口協(xié)議只是定義了傳輸?shù)碾妷?，阻抗等，編程方式和普通的串口編程一樣?。?/p>

RS-232與RS-422之間轉(zhuǎn)換原理和接法

通常我們對(duì)于視頻服務(wù)器、錄像機(jī)、切換臺(tái)等直接播出、切換控制主要使用串口進(jìn)行，主要使用到RS-232、RS-422與RS-485三種接口控制。下面就串口的接口標(biāo)準(zhǔn)以及使用和外部插件和電纜進(jìn)行探討。

RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。例如：視頻服務(wù)器都帶有多個(gè)RS422串行通訊接口，每個(gè)接口均可通過RS422通訊線由外部計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)記錄與播放。視頻服務(wù)器除提供各種控制硬件接口外，還提供協(xié)議接口，如RS422接口除支持RS422的Profile協(xié)議外，還支持 Louth、Odetics 、BVW等通過RS422控制的協(xié)議。

RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布。RS-422由RS-232發(fā)展而來，為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長(zhǎng)到4000英尺（速率低于100Kbps時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。

1. RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)

目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地。典型的RS-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5~+15V，負(fù)電平在-5~-15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)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。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，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20Kbps。RS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。

2. RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)

（1）平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)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(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2~+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2V~6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)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”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。

（2）RS-422電氣規(guī)定

由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。RS-422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)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(yuǎn)端。

（3）RS-485電氣規(guī)定

由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)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，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。 RS-485與RS-422的不同還在于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滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。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10Mbps。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

（4）RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)

RS-422可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

* 采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。

* 應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長(zhǎng)的分支線引出到總線。

總之，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。

二 串口插口種類及轉(zhuǎn)換

串口是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單說只是物理層的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。沒有規(guī)定接口插件電纜以及使用的協(xié)議，所以只要我們使用的接口插件電纜符合串口標(biāo)準(zhǔn)就可以在實(shí)際中靈活使用，在串口接口標(biāo)準(zhǔn)上使用各種協(xié)議進(jìn)行通訊及設(shè)備控制。

以上我們了解了串口的協(xié)議，而我們?nèi)粘９ぷ髦薪佑|最多的是實(shí)際的一些設(shè)備的外部接口，我們?nèi)绾螐耐庑紊暇椭浪悄欠N接口呢？制作線纜各針腳如何定義？上面我們知道了串口RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。從我們實(shí)際工作中碰到的使用最多的插口有三種DB9 DB25 RJ45，上面三種插口插件都可以用作串口插口插件，也可以通過線纜進(jìn)行插口之間的轉(zhuǎn)換。下面我們就三種插口的針腳定義分別說明，三個(gè)插口之間的轉(zhuǎn)換也只要按照插口定義的線纜跳接即可。

* DB9（9腳插口插座），如圖2。9針串口功能如表1。

* DB25（25腳插口插座），如圖3。25針串口功能如表2。

* 還有一種插口是RJ45，比如湖北臺(tái)使用的品尼高mss1600、mss700視頻服務(wù)器的編解碼板控制口都為串口，插口是RJ45的，而播控機(jī)的串口插口是DB9，因此我們就需要使用轉(zhuǎn)換線纜。轉(zhuǎn)換線纜的針腳定義如圖4。

RS485 半雙工接法為：RX+ 和TX+ 并聯(lián)為Data+；RX- 和TX- 并聯(lián)為Data-。RS485 全雙工/RS422 接法為：FULL 和GND 短接；信號(hào)線為RX+，TX+，RX-，TX-，可根據(jù)需要連接GND。

三 串口的擴(kuò)展

串口的擴(kuò)展，我們知道一般一臺(tái)計(jì)算機(jī)有兩個(gè)串口，而對(duì)于一臺(tái)播控計(jì)算機(jī)需要控制的設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止兩臺(tái)設(shè)備，我們需要同時(shí)控制視頻服務(wù)器，錄像機(jī)、切換臺(tái)、字幕機(jī)等各種設(shè)備。所以我們就需要對(duì)串口進(jìn)行擴(kuò)展，我們可以使用串口擴(kuò)展卡對(duì)串口進(jìn)行擴(kuò)展，比如我們?cè)诓タ叵到y(tǒng)中使用的串口擴(kuò)展卡MOXA CI-134。

MOXA CI-134是專為工業(yè)環(huán)境通信應(yīng)用設(shè)計(jì)的 RS-422/485 四串口卡。它支持4個(gè)獨(dú)立的RS-422/485串口，在一對(duì)多點(diǎn)的通信應(yīng)用下，最多可控制128 個(gè)設(shè)備。為使RS-485 2線半雙工操作變得更加簡(jiǎn)單，每片 CI-134 卡都具有數(shù)據(jù)流向自動(dòng)控制（ADDC），不需軟件操作。因此，在Windows應(yīng)用下不需額外的編碼就能控制RS-485半雙工協(xié)議。為達(dá)到工業(yè)環(huán)境對(duì)高可靠性產(chǎn)品的要求，本系列產(chǎn)品提供可選擇的光電隔離（2 KV）和浪涌保護(hù)（25 KV ESD）功能。

該產(chǎn)品特點(diǎn)包括：可選擇光電隔離（2KV）和浪涌保護(hù)（25KV ESD）功能；提供數(shù)據(jù)流向自動(dòng)控制ADDC （Automatic Data Direction Control）功能；RS-485 數(shù)據(jù)控制l: ADDC 或通過 RTS控制；內(nèi)建終端電阻；采用芯片硬件流量控制，保證數(shù)據(jù)不流失；采用先進(jìn) ASIC 設(shè)計(jì)，返修率低；支持眾多常見的操作系統(tǒng)。

四 串口在播出控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

我們知道串口RS232有效傳輸距離為15米， RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mbps。我們播控中使用的錄像機(jī)如DVCPRO、IMX控制接口有RS232、RS422多個(gè)接口供選擇，如果使用pin9則為RS422接口，視頻服務(wù)器編解碼口控制都是RS422接口，只是插口為RJ45不是DB9的，需要轉(zhuǎn)換線纜進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此我們?cè)诳刂浦懈鶕?jù)以上特性可以靈活使用，我們由于主備控制切換的需要，以及距離的考慮統(tǒng)一選用RS422倒換開關(guān)進(jìn)行倒換，控制RS422倒換開關(guān)的為RS232控制接口，這個(gè)直接由播控機(jī)本身的COM口來控制倒換開關(guān)進(jìn)行倒換，其他控制錄像機(jī)、切換臺(tái)、視頻服務(wù)器編解碼卡使用MOXA卡擴(kuò)展的RS422接口進(jìn)入RS422倒換開關(guān)進(jìn)行倒換?？刂茍D如圖5。

整個(gè)系統(tǒng)中只有RS422倒換開口控制是播控機(jī)的COM（RS232）口控制，其他都是MOXA卡擴(kuò)展的RS422接口，由于應(yīng)急開關(guān)需要RS232所以在應(yīng)急開關(guān)前面加了一個(gè)RS422轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換器。通過控制線播控機(jī)可以及時(shí)發(fā)出播控指令，也可以隨時(shí)讀取錄像機(jī)、切換臺(tái)、還有視頻服務(wù)器的狀態(tài)。以上只是播控機(jī)房的系統(tǒng)控制圖。上載、總控機(jī)房的系統(tǒng)控制大致和這相同。

RS422總線、RS485和RS422電路原理基本相同，都是以差動(dòng)方式發(fā)送和接受，不需要數(shù)字地線。差動(dòng)工作是同速率條件下傳輸距離遠(yuǎn)的根本原因，這正是二者與RS232的根本區(qū)別，因?yàn)镽S232是單端輸入輸出，雙工工作時(shí)至少需要數(shù)字地線、發(fā)送線和接受線三條線（異步傳輸），還可以加其它控制線完成同步等功能。RS422通過兩對(duì)雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，而RS485只能半雙工工作，發(fā)收不能同時(shí)進(jìn)行，但它只需要一對(duì)雙絞線。以上三種接口各有缺點(diǎn)，在實(shí)際工作中可以根據(jù)需要靈活選用。

計(jì)算機(jī)控制在廣電播控系統(tǒng)中運(yùn)用會(huì)越來越廣泛，而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化也會(huì)不斷提高，系統(tǒng)也會(huì)更加龐大，這就要求我們能更深入了解計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論，這樣才能更深入的了解系統(tǒng)，維護(hù)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，更好的保障安全播出。