RS232、RS485串行通信接口标准

1、第三讲 RS232、RS485串行通信接口标准 RS232标准 RS485标准 RS232、RS485 这两个词经常 听到，它究竟 是干什么的？ 在异步串行通信中，通信双方 除了要遵守前面所说的异步串 行协议外，还必须要求通信的 双方采用相同的接口标准，才 能进行正常的通信。也就是说 串行接口的信号线定义、电气 规格等要相同，这些设备才能 相互连接。 即需要一个统一的串行通 信接口。 RS232、RS485 是目前常用的 两种串行通信 接口标准 5.1、 RS-232总线标准 RS-232总线标准接口及其电气特性 RS-232C 修改次数 标识号 推荐标准 RS-232是美国EIA制定的一种串

2、行物理 接口标准。 RS232接口标志主要对串行通信的连接电缆、机械、 电气特性信号功能以及传送的过程进行了明确的规定。 DTEDTEDCEDCE RS232C RS232C 电话线 双绞线 作为一种标准在微机通信接口中 得到广泛的应用。 最初的 想法 演变 后. 对于一般双工通信，只需几条信号线即可实现： 一条发送线、一条接收线、一条地线。 RS-232C标准规定的数据传输速率为：50、75、100、 300、600、1200、2400、4800、9600、19200b/s。 信号传输速率为2400b/s时，最大传输距离为15m。属于短 距离通信。 5.1.1 RS-232C电气特性 带37

3、K负载时驱动器输出电平0:+3V +25V,1:-25V +25V 不带负载时驱动器输出电平U0-25V25V 驱动器通断时输出阻抗300 输出短路电流0.5A 驱动器转换速率30V/us 接收器输入阻抗37K 接收器输入电压-25V+25V 输入开路时接收器的输出逻辑1 输入经300接地时接收器的输出逻辑1 +3V输入时接收器的输出逻辑0 -3V输入时接收器的输出逻辑1 不能识别时过渡区-3V+ 3V 最大负载电容2500PF 5.1.2 计算机9芯串口引脚信号功能 引脚号信号名称方 向信号功能 1DCD* PC机对方 PC机收到远程信号 2RXD PC机对方 PC机接收数据 3TXD PC

4、机对方 PC机发送数据 4DTR* PC机对方 PC机准备就绪 5GND信号地 6DSR* PC机对方 对方准备就绪 7RTS* PC机对方 PC机请求发送数据 8CTS* PC机对方 对方已经切换到接收状态 9RI * PC机对方 通知PC机，线路正常 TXD 发送数据 transmitted data RXD 接收数据 received data RTS 请求发送 request to send CTS 允许发送 clear to send DSR 数据装置就绪 DCE ready DTR 数据终端准备好 DTR ready DCD 数据载波检出 receive line signal d

5、etector RI 振铃提示 ring indicator 2 TxD (OUT) 3RxD (IN) 7 GND 电 平 转 换 3 TxD 2 RxD GND MCU PC/MCU 个人计算机与HC08微控 制器的通信连接 近距离通信 15m可用电 缆直接相连 5.1.3 电平转换 注意： C1、C2、C3、C4及V+、V-是电源变换部分。 C1、C2、C3、C4须选用钽电容。连接时尽 量靠近芯片。提高抗干扰能力。 C5是去耦电容，减少芯片对电源噪声的敏 感。 T1IN、T2IN和R1OUT、R2OUT可分别连接 TTL/CMOS电平的单片机的串行发送端TxD和 接收端RxD。 T1OU

6、T、T2OUT和R1IN、R2IN分别连接到RS-232 的PC机串行接收端和发送端。 逻辑0逻辑1 单片机及 PC机电平 030Vcc70VccVcc RS-232C 的电平 +5+15V-155V 为什么要电平转换？距离。 为什么要使用MAX232？ MAX232芯片内部有一个电源电压转换器，可以把 输入的+5V电源电压变换成为RS-232输出电平所 需要的正负10V电压，所以，采用此芯片的串行 通信系统只需单一的5V电源就可以了。加上价格 适中，硬件接口简单。故被广泛采用。 68H C08 CPU PC机、其他机、其他 单片机单片机 5.2 RS-485标准 随着数字技术的发展， 由单片

7、机构成的控制 系统日益复杂，尤其 是在要求响应速度快、 实时性强、控制量多 的应用场合，使用多 个单片机结合PC机构 成分布式系统是个很 好的解决方案。 另外，RS232接口因 其传输速率慢、传 送距离短而无法满 足通信系统的要求， 实际系统中往往使 用RS485接口标准。 485接口 MCU 被监测设备 485接口 MCU 被监测设备 485接口 MCU 被监测设备 232/485接口卡 主控机 （PC） PC控制的单片机 485现场检测系统 RS485总线 节点N 节点2节点1 数据 采集 轮询节点信 息，收集并 导入数据库 数据采 集器 5.2.1 RS485总线介绍 1、 RS-232

8、接口的主要缺点： 数据传输速率慢：通常异步通信速率限制在19.2kb/s以下。 对于同步系统不能满足传送速率要求。 传送距离断：RS-232接口的一般装置之间电缆长度为15m。 电缆最长不会超过60m。 抗干扰能力差：单端电路的使用无法抑制共模干扰，各信 号间易受到串扰。 1、单端电路 通信双方的接地电 位的电 位差相差比较 大。 2、最大负载电容12 K 负载阻抗37k60 对共用电电压范围（V）正负25-7+12 RS232、RS485标准性能比较 5.2.1 接口器件 RS-485 标准接口器件 有：MAX481/483/485/487/488 /489/490/491/1487 。 它

9、们都是用于 RS-485 或 RS-422 标准通信的小功率收发 器，使用单一+5V 电源，内含一个发送驱动器和一个接收 器。 只需用双绞线分别将 A、B、Y 与 Z 同名端相连并接上终 端匹配电阻即可实现通信。 引脚号符号缩写说明 1Shield屏蔽地 2RTS+请求发送+ 3RTS-请求发送- 4TXD+发送数据+ 5TXD-发送数据- 6CTS+允许发送+ 7CTS-允许发送- 8RXD+接收数据+ 9RXD-接收数据- 9引脚连接器信号说明 半双工通信 RS485的驱动接口部分通常由Maxim公司 生出的差分平衡器收发芯片MAX483、 485、487、489、MAX491、490系列

10、 以及SN75LBC184构成。 芯片内部均集成了一个驱动器和一个接收 器，符合RS422/RS485通信标准。 管脚号管脚名称功能说明 1RO接收器输出：A-B0.2V,RO=1、A-B+0.2V1 00-0.2V0 00输入开路1 10高阻 应用电路RS485网络 在总线末端接一个匹配电阻，吸收总 线上的反射信号，保证信号传输无毛 刺。匹配电阻的取值应该与总线的特 性阻抗相当。 5.2.2 PC COM 接口电路设计 利用已有的 COM1 或 COM2 串行口。 首先需将 COM1/COM2 串行口的 RS-232 标准电 平转换为与 TTL 电平兼容的 RS-485 标准电平， 可以使用

11、前面介绍的 MC1488/1489 或 MAX232 等电平转换器件。 RS-232 RxD - RS-485 RO RS-232 TxD - RS-485 DI RS-232 DTR -RS-485 /RE RS-232 RTS -RS-485 DE 5.2.3 接地与匹配 1、接地问题 当使用环境较恶劣，传输距离较远或传 输速率很高时，建议使用带屏蔽线的双绞 线电缆，屏蔽线作为地线，且在电缆的一 端（如主站一端）应可靠地接入大地，电 缆的另一端（如从站一端）则悬空。 因为电缆两端接地时的电位不可能完全相 等，所以会在屏蔽线中产生地电流而产生 干扰。 另一种解决方案时屏蔽线两端都不接地， 而

12、是分别通过一个约100欧姆/1W左右的限 流电阻将屏蔽线接各自的公共地，即机壳， 这样可以抑制地电流地干扰。 2、终端匹配 从理论上讲，终端匹配电阻应等于电缆地 特性阻抗。才能彻底抑制传输线终端形成 的反射现象。 3、 其它考虑 当传输电缆线处在户外时，必须考虑雷击 地问题。 应选用抗雷击地芯片，如SN75LBC184。 其内部集成了4个瞬间过压保护二极管， 可以承受400W的瞬间脉冲功率。 5.2.4 RS-485方式构成的多机通信原理 一般采用主从式结构： 从机不主动发送命令和数据，一切由主机控制。 从机之间不能相互通信，即使有信息也需要通过 主机转发。 通信规则 由于 RS-485 通信

13、是一种半双工通信，发送 和接收共用同一物理通道，在任意时刻只允许一 台单片机处于发送状态，因此要求应答的单机必 须在侦听到总线上呼叫信号已经发送完毕，并且 没有其它单机发出应答信号的情况下才能应答。 半双工通信对主机和从机的发送和接收时序 有严格的要求。如果在时序上配合不好，就会发 生总线冲突，使整个系统的通信瘫痪，无法正常 工作。要做到总线上的设备在时序上的严格配合， 必须遵从以下几项原则： (1) 复位时，主从机都应该处于接收状态。芯片 的发送和接收功能转换是由芯片的 /RE、DE 端 控制的。/RE=1，DE=1 时，处于发送状态； /RE=0，DE=0 时， 处于接收状态。一般使用单 片机的一根口线连接 /RE、DE 端。在上电复位 时，由于硬件电路稳定需要一定的时间，并且单 片机各端口复位后处于高电平状态，这样就会使 总线上各个分机处于发送状态，加上电时各电路 的不稳定，可能向总线发送信息。 因此，如果用一根口线作发送和接收控制 信号，应该将口线反向后接入芯片的控制端，使 上电时芯片处于接收状态。 另外，在主从机软件上也应附加若干处理措 施，如上电时或正式通信之前，对串行口做几次 空操作，清除端口的非法数据和命令。 (2) 控制端 /RE、DE 的信号的