串行通信基础知识

串行通信基础知识串口信号RS-232RS-422/485串行通信的基本概念串行通信资料是一个bit一个bit地送出,且每个bit表示不是0就是11bit并行通信的基本概念一次发送和接收多个Bit,传输一次就可以完成一个Byte的容量。传输的效率高12345678123456781bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit串行通信VS

并行通信串行通信并行通信通信距离远近搞干扰能力高低传输速度慢快成本低高起始位:总是“1”数据位:5,6,7,8位校验:None,Odd,Even,Space,Mark停止位:1,1.5(数据位

=5),2位数据帧长度如果N,8,1:数据帧长度为

10位如果E,7,2:数据帧长度为

10位串行通讯数据格式15,6,7,81,1.5,21Unit:bitDataStartParityStopRS232由电子工业协会（EIA）制订并发布工业标准，RS-232标准在1962年发布，保证不同厂家产品之间的兼容。RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。

RS-232作用:在串行通讯时，要求通讯双方都采用统一的标准接口，使不同的设备进行通讯。RS-232-C发展用于串行通讯的标准。规定采用一个25个脚的DB-25

连接器对连接器的每个引脚的信号加以规定对各种信号的电平加以规定。IBM将RS232简化成了DB-9

连接器工业控制的RS-232一般只使用RXD、TXD、GND三条线。

DB25DB9电气特性、逻辑电平EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V

逻辑0=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15VUART并行TTL0V5VRS-232信号传输收发器D0D7……DataStopParityStartDataStartParityStop0V5VRS-232-12V+12VDataStopParityStartDataStartParityStop-12V+12VTxRxRS-232信号传输及信号波形

RS-232接口信号定义：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定义相反）最高速率：115200bpsRS-232信号典型应用:PC+交叉电缆

+PC短接DCD信号和DSR信号，确保所有应用程序工作，比如架装服务器的控制台端口。RS-232连接类型

ITxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGND接线DTE信号DTE信号RS-232连接类型

IIRS-232信号典型应用:PC+直连电缆

+ModemDCE设备上的DCD信号一般用作输出信号TxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDRxDTxDCTSRTSDSRDTRDCDGND接线DTE信号DCE信号串口信号RS-232RS-422/485RS-232VSRS-422RS-232通信距离短RS-232通信速率低提出RS-422定义了一种平衡通信接口，数据信号采用差分传输方式，它使用二对双绞线，将其中一对定义为A，另一对定义为BRS-422电气特性发送驱动器A、B之间的电压差正电平在+200mv～+6V，是一个逻辑状态负电平在-200mv～-6V，是另一个逻辑状态RS-422信号收、发端通过平衡双绞线将Txd+与Rxd+、Rxd-与Txd-对应相连大于+200mV的电平时输出正逻辑电平小于-200mV时输出负逻辑电平MOXA定义B为信号正 A为信号负|A-B|>200mvRS-422特性RS-422传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速率低于100kb/s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、平衡传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：2、10(广播)线缆类型：4线或8线(带握手信号)+GNDRS-422优势与不足 RS-422优势传输距离远传输速率高不易受到干扰RS-422不足点对多点方式只能单向通讯RS485EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准多点双向通讯能力增加发送器的驱动能力和冲突保护特性扩展了总线共模范围命名为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。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：32、256(加中继器)线缆类型：2线+GND(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)<-0.2V低RS-422/485信号差分信号UART并行TTL0V5V收发器D0D7……DataStopParityStartRS-232DataStopParityStartTxBTxARS485信号定义4-Wire

TxDA(-)TxDB(+)RxDB(+)RxDA(-)GND2-Wire

DataB(+)DataA(-)GND2线与4线传输接线：

4线全双工优势1.抗干扰能力强2.传输距离长

(可达

1.2公里)3.支持点对点和多站通讯方式RS-422信号

信号接线

信号TxA

RxATxB

RxBRxA

TxARxB

TxBGND

GND120Ω120ΩRS-422拓扑结构

I点对点MoxaCI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCRS-485信号RS-422的增强方式与

RS-422兼容接线点对点2线半双工，菊链式连接4线全双工，菊链式连接RS-4224-线

RS-4852-线

RS-485传输类型全双工全双工半双工连接类型点对点多站多站数据流控无RTS控制或

ADDC控制RTS控制或

ADDC控制可连接设备数32节点32节点32节点RS-422vs.RS-485RS-485拓扑结构

I点对点MoxaCI-134PLCData+(B)Data-(A)Data+(B)Data-(A)120Ω120Ω终端电阻RS-485拓扑结构

II2线半双工MoxaCI-134Data+(B)Data-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)最大1.2公里，32节点RS-485拓扑结构

II2线半双工特点1.距离可达

1.2公里2.抗干扰能力强3.低接线成本4.同一总线可连接

32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.低成本缺点1.用户自定义软件协议2.软件开发相对复杂3.软件处理碰撞RS-485拓扑结构

III4线全双工Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……DE-211Note:1.Tx-(A)2.Tx+(B)3.Rx-(A)4.Rx+(B)1234最大1.2公里，32节点RS-485拓扑结构

III4线全双工特点1.距离可达

1.2公里2.抗干扰能力强3.同一总线可连接

32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.无碰撞发生2.易于编程缺点1.接线成本比

2线制RS-485高RS-422&RS-485接线RS-422可支持10个节点，RS-485可支持32个节点拓扑一般采用总线型结构,不支持环形或星形网络在构建网络时应注意以下几点:１、采用双绞线作总线,将各个节点串接起来如下的连接方式:

a,b,c

为错误连接;d,e,f为正确连接方式.２、注意总线阻抗匹配,否则就会发生信号的反射RS-485数据流方向控制什么是数据流方向控制

?在一个时间只允许一个设备发送

如果流控信号时序不对，整个RS-485网络将不能正常工作流控的方式1.传统的RTS控制内部电路使用

RTS信号来决定发送和接收无数据发送时，RTS信号处于清除状态，此时收发器处于监听模式

当有数据发送时设置RTS信号，

同时断开监听模式当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式

RTS状态由用户软件控制ADDC(自动数据流控)ADDC™2线RS-485通过硬件准确的切换数据收发状态ADDC™是我们的专利技术1.没按键时,处于监听状态;

(数据接收状态)3.确认当前频率空闲,按键讲话对方可以听到;

(线中上没有数据,切换状态到数据发送)2.判断当前频率是否有信号?

(检查线路上是否有数据)4.话讲完后,松开按键,回到监听状态;(数据接收状态)ABADDC(自动数据流控)当使用2线RS485时,最重要的就是要确认数据收发状态.由于RS485-2W界面的一些限制,只有一个节点(在一根2线RS485总线上)可以在任何时候传输信号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关闭.有两种方法可以切换数据收发状态.一种是通过软件人为用RTS信号控制,另一种是用ADDCADDC可以通过硬件准确地切换数据收发状态,有效地把用软件控制的复杂时序控制简单化.ADDCvsNoADDCADDCNoADDC操作方式硬件判断线路上是否有数据软件处理数据流向CPU点用率不占用占用软件复杂度无高通信效能高低接口RS-232RS-422RS-485最大距离(标准)15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距离(Moxa实验室测量结果)100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通电缆，

点对点方式

1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通电缆,多站方式，32节点传输距离距离

–EIA标准/实测性能

RS-232&RS-422&RS-485比较类型RS-232RS-422RS-4854线RS-4852线信号类型单端差分差分差分通讯方式全双工全双工全双工半双工距离15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信号定义TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接线成本高

(8线)中等(5线)中等(5线)低(3线)连接设备数两台两台或十台32台32台抗干扰能力弱强强强故障诊断容易难难难电气参数表

光电隔离保护用光的方式把信号隔离开发光器件感光器件DataData光信号光电隔离元件PCBBoard光电隔离保护-IsolationProtection原理由于电线两端的地电压不同，长距离连接的通讯设备会因电压不匹配而造成损坏．隔离保护会在线的两端使用光电隔离元件来保护两端的设备不被损坏．SurgeProtectionvs.Isolation

Surge:瞬间异常电压引起的损坏

Isolation:两端共地不良,EMI及纹波干扰引起的损坏.光电隔离的作用消除两端设备间因地电压差造成的放电RS-4852线GND电平为0VPC的GND电平为60V光电隔离1000m光电隔离的作用隔离干扰信号RS-4852线光电隔离大功率电机强电MOXA光电隔离器什么是USBUSB(Universal

SerialBus)通用串行总线USBIF(USBImplementersForum)负责USB标准制订,其成员包括:苹果电脑,惠普,NEC,Microsoft

和Intel.USB1.1&USB2.0USB1.1修正了USB1.0出现的问题,USB1.1是USB开始普及的最早版本;USB2.0在USB1.1的基础上提高了速度;USB