三种串行通信简单介绍以及其接口标准

一、串口简介 rs-232、rs-422与rs-485都是串行数据通信接口标准，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10mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kbps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（eia-232）串行通信接口标准目前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。
收、发两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。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20kbps。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下表。
通信标准rs-232rs-422rs-485
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
最大传输电缆长度约15米（50英尺）约1219米（4000英尺）约1219米（4000英尺）
最大传输速率20kbps10mbps10mbps
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3kω～7kω100ω54ω
摆率（最大值）30v/μs不涉及（n/a）不涉及（n/a）
接收器输入电压范围±15v±10v-7v～+12v
接收器输入门限±3v±200mv±200mv
接收器输入电阻3kω～7kω≥4kω≥12kω
驱动器共模电压不涉及（n/a）±3v-1v～+3v
接收器共模电压不涉及（n/a）±7v-7v～+12v
三、rs-422（eia-422）与rs-485（eia-485）串行通信接口标准 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。
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。
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。实际上还有一根信号地线，共5根线。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。
rs-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kbps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1mbps。
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有关电气参数见上表
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。
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。
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有关电气规定参见上表。
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10mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kbps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1mbps。
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。