现场总线技术笔记——3、通用串行端口的数据通信（RS232、RS485）

串行通信

关于串行通信的前序知识在之前的博客中提到：
串口通信
IIC通讯
SPI通讯
接下来会着重讲解RS232和RS485的部分
RS232和RS485同属于异步串口通信，在前序部分讲过，他们在程序上的写法都是一样的，区别在于物理上的发送和接收器需要经过特定的电平转换。
RS232：
逻辑“1”：-5V~-l5V
逻辑“0”：+5V~+l5V
转换芯片：MAX232
单5V供电，完成TTL和EIA电平互换，双路串行口，4个电解电容及其极性连接要正确 。

PC和单片机之间的通讯转换

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RS232

RS-232虽然使用很广，但因推出较早，在现代网络通信中已暴露出明显的缺点：

①数据传输速率慢，最快传输速率可达20KB/S
②传送距离短，RS–232接口一般装置之间电缆长度为15m,即使有较好的线路器件、优良的信号质量，电缆长度也不会超过60m
③单线非平衡式信号传输，导致抗干扰能力差，只能应用在低速、近距离应用中，如PC与外设的连接

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RS485

RS485的出现可以说是为了弥补232的缺点。
①平衡式传输（差分信号），抗干扰能力大大加强，传输速度快。
②传输速率达到12Mbps。在1200m传输距离时，速率可达100Kbps。

RS485为半双工（同一时刻只能收或者发）。
当RS485线路空闲时，线路处于高阻（或挂起）状态。这时，RS485线路就可以允许被其它设备占用，即具有RS485接口的设备连成总线。

对于RS485采用平衡式发送，差分式接收的方式有以下的要求：

①接收器的输入电阻RIN≥12kΩ
②驱动器能输出±7V的共模电压，只有满足该范围才能正常工作

• RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但收发器有一定的共模电压范围，如RS-422共模电压范围为-7～+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口
• （EMI）问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波
• 由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信

③在节点数为32个，配置了120Ω的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电压1.5V
④接收器的输入灵敏度为200mV

• 这点就是说：(V+)-(V-)≥0.2V，表示信号“0”；(V+)-(V-) ≤-0.2V，表示信号“1”；当-0.2V≤ A-B≤0.2V，状态不定。为了防止这个状态不定，就要加上拉或者下拉电阻，阻值的选择其实就是为了让两线之间电压大于200mV
  
• 此外为了防止短时间内的电压变化，需要对线路进行瞬态保护