1、2021/7/261(最新整理)RS232、RS485串行通信接口标准2021/7/262第三讲 RS232、RS485串行通信接口标准 RS232标准 RS485标准2021/7/263RS232、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2021/7/2645.1、RS-232总线标准RS-232总线标准接口及其电
2、气特性 RS-232C 修改次数 标识号 推荐标准 RS-232是美国EIA制定的一种串行物理接口标准。2021/7/265RS232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。DTEDTEDCEDCERS232CRS232C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.2021/7/266 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
3、/s时，最大传输距离为15m。属于短距离通信。2021/7/267 5.1.1 RS-232C电气特性带37K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2500PF2021/7/2685.1.2 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1D
4、CD*PC机对方PC机收到远程信号2RXDPC机对方PC机接收数据3TXDPC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2021/7/269 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 D
5、CD 数据载波检出 receive line signal detector RI 振铃提示 ring indicator 2021/7/26102 TxD(OUT)RxD(IN)37 GND电平转换3 TxD2 RxDGNDMCUPC/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2021/7/26115.1.3 电平转换2021/7/2612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。2021/7/2613 T1IN、T2IN和R1OU
6、T、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。T1OUT、T2OUT和R1IN、R2IN分别连接到RS-232的PC机串行接收端和发送端。2021/7/2614逻辑0逻辑1单片机及PC机电平030Vcc70VccVccRS-232C的电平+5+15V-155V2021/7/2615 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。202
7、1/7/261668HC08CPUPC机、其他机、其他单片机单片机2021/7/26175.2 RS-485标准随着数字技术的发展，由单片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。2021/7/2618485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
8、点信息，收集并导入数据库数据采集器2021/7/26195.2.1 RS485总线介绍1、RS-232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+12RS232、RS485标准性能比较2021/7/26215.2.1 接口器件 RS-485 标准接口
9、器件 有：MAX481/483/485/487/488/489/490/491/1487。它们都是用于 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。2021/7/2622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2021/7/2623半双工通信2021/7/2624RS485
10、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。2021/7/2625管脚号管脚名称功能说明1RO接收器输出：A-B0.2V,RO=1、A-B+0.2V100-0.2V000输入开路110高阻2021/7/26272021/7/2628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。2021/7/26295.2.2 PC COM 接口电路
11、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 2021/7/26302021/7/26315.2.3 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
12、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。2021/7/2632 另一种解决方案时屏蔽线两端都不接地，而是分别通过一个约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。2021/7/26333、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
13、。2021/7/26345.2.4 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。2021/7/2635 通信规则 由于 RS-485 通信是一种半双工通信，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
14、须遵从以下几项原则：2021/7/2636(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。2021/7/2637 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。2021/7/2638控制端/RE、DE 的信号的有效脉宽应该大于发送或接收一帧信号的宽度。N 在 RS-485 半双工通信中，由于芯片的发送和接收都由同一器件完成，并且发送和接收使用同一物理通道，必须对控制信号进行切换。2021/7/2639 控制信号何时为高电平，何时为低电平，一般以单片机的发送完成、接收完成信号作参考。发送时，检测发送完成是否建立起来，当发送完成为高电平后关闭发送功能转为接收功能；接收时，检测接收完成是否建立起来，当接收完成为高电平后，接收完毕，又可以转为发送。2021/7/2640
