RS232接口和RS485接口 工作原理及特点。。要详细的。。。谢谢

Posted 2023-04-30

1.电气特性
　　EIA-RS-232C 对电器特性、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(MARK)=-3V～-15V
　　逻辑0(SPACE)=+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～-15V
　　以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。
　　EIA RS-232C 与TTL转换：EIA RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA RS-232C 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。

RS-485
　　RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线
　　RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。
　　RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。
　　RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。 参考技术A EIA 232-D协议是美国电子工业协会于1987制定，在于1969年制定的EIA 232-C协议标准上制定的，分别为第三版和第四版，因为两者差别不大，在物理接口标准上基本上成为等同标准，人们将其通称为“RS-232标准”。

　　RS-232接口有DB25接口和DB9接口两种，现在普通使用的基本上都是DB9接口，DB25接口基本上不再使用，DB9接口定义如下（1.载波检测，2.接收数据，3.发送数据，4.数据终端准备就绪，5.信号地，6.调制解调器就绪，7.请求发送，8.允许发送，9.振铃提示），RS-232串口相互连接分为通过Modem连接和无Modem连接，由于以太网，RS-485总线，CAN总线等总线的普及，通过Modem连接做较长距离通信已经基本上不再使用。无Modem连接即直接连接则分为握手连接和无握手连接，无握手连接直接使用2，3，5三个针脚就可以使用，而握手连接则是必须使用请求发送，允许发送，准备就绪等信号，握手连接又称全信号连接。由于RS-232使用单端非差分电路，多条线路共用一个接地线，长距离传输时，不同节点的接地线电平差异可能会达到几伏，有可能导致信号的误读，从而导致RS-232传输距离不能超过15米，传输速率不能超过110Kbps.

　　由于工业现场通信节点多，位置分散，通信距离远，要求使用最少的线材完成相应的通信任务。根据相关的要求，人们开发出利用两根导线实现多节点互联的EIA RS-485总线标准。RS-485总线采用差分平衡电路，即一条导线上的电压是另外一条导线的电压的取反值，接收器输入电压为两根导线电压的差值。由于其在两条线路上传递的是大小相同，方向相反的电流，而噪声电压对于线路的影响都是同时出现，两条线路的噪声电压相互抵消，极大的削弱噪声的影响。差分平衡电路不受节点之间的地平电压差的影响，EIA 485没有规定引脚定义，信号功能，只需保持两根信号线相邻，在同一个双绞线中，引脚A,B不能互换就可以了,所以在工业现场使用过程中，RS-485接口没有标准的规范，有可能是DB9,也有可能是RJ45/RJ11,但是用的最多的还是工业接线端子。由于RS-485总线采用差分平衡电路，极大的抑制噪声干扰，有极强的抗共模干扰能力，输入电压检测灵敏度为200毫伏（电压信号可以在极远距离进行恢复），使得RS-485的传输距离可以达到1200米（传输速率在110Kbps情况下)。最大传输速率10Mbps(传输距离12米）。RS-485支持多点通信，多个驱动器和接收器共享一条信号通道，在半双工连接模式下，只能有一个驱动器工作，多个驱动器同时启用，会产生线竞争（导致通信失败），同时容易产生大电流，可能导致芯片烧毁。一般485芯片建议使用限流和过热关闭功能保护芯片。

　　RS-232接口由于采用单端非差分电路，只能支持点对点数据通信，由于其线路共用接地线，导致其通信距离短，一般只用于计算机与设备的短距通信，而RS-485由于采用差分平衡电路，传输距离可以达到1200米（如通过485中继器延长通信距离，通信距离可以成倍的增加），并支持多点通信，被大规模的应用于工业数据通信（一般计算机都没有RS-485接口，只有标配RS-232接口，如需利用计算机控制RS-485总线网络，则需要485转换器将其做相应转换）。

参考资料：http://www.232-485-tcp.com/jishu/RS232485.htm

参考技术B 我看过“华信瑞达 变送器和电力表”的博客，上面有很多关于RS232、RS485通讯有关的文章，比较全面，可以参考看看：http://1767803820.qzone.qq.com

采用ADM2483磁隔离器让RS485接口更简单更安全

采用ADM2483磁隔离器让RS485接口更简单更安全

摘要：本文介绍RS485的特点及应用，指出了普通RS485接口易损坏的问题，针对存在的问题介绍了以ADM2483为核心的磁隔离解决方案。

关键词：RS485 、磁隔离、ADM2483 

    智能仪器仪表是随着单片机技术的成熟而发展起来的，联网通信的功能是最基本的要求。开始使用的通信接口是RS232接口，RS232接口出现的较早，此接口存在一些问题，比如接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，共地传输模式容易产生共模干扰，抗噪声干扰性弱，传输速率较低，传输距离近，只能进行点对点的通信。随后出现的RS485接口解决了这个问题。

RS485接口的特点如下：

1. RS-485的电气特性：接口的信号电平值低，采用差分信号。

2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

3. RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

4. RS-485传输距离远，最大的传输距离约为1200多米。

5.RS-485总线一般最大支持32个节点，可以实现总线通信。如果使用特制的485芯片如ADM2483，可以支持到256个节点。

    RS-485总线标准是使用最广泛的物理层总线设计标准之一,其在工业和仪器仪表中应用的非常广泛。RS-485的应用主要在过程控制网络、工业自动化、远程终端、楼宇自动化电机控制和运动控制等领域。

在这些实际的系统中，RS-485提供多个系统之间的差分数据传输，这些系统通常相距很远，而且节点较多，一个节点出现问题会影响整个总线上的其它设备。雷击、电源波动、感应开关和静电放电会通过产生较大瞬变电压和浪涌电流对通信端口造成损害。设计人员必须确保设备不仅能在理想条件下工作，而且能够在实际可能遇到的恶劣环境下正常工作。为了确保这些设计能够在电气条件恶劣的环境下工作，必须对接口进行保护。

    图一是传统未加任何保护的电路,SP3485是一款常用的RS485接口芯片，完成RS485差分信号和TTL电平之间的转换，RS485是半双工的工作模式，MCU通过控制RE和DE管脚来进行发送和接收数据模式的转换。当接口有较大瞬变电压和浪涌电流时，很容易造成接口芯片的损坏，更严重的是导致主芯片、电源和电路板等要器件不可修复的损坏，甚至导致整个总线上其它设备的损坏。接口没有做保护的设备，质量很难得到保障，还增加了维护的成本。

                           

                 
                                                    图一

                  

     图二是晶圆电子提供设计的以ADM2483为核心的单芯片解决方案。下面对方案进行一下介绍：

     首先在输入前级，用陶瓷放电管、功率电阻和TVS 组成的初级防护电路。TVS管或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，对后级电路产生一定的保护作用。

 

                                                                        ADM2483                     

                                                 图二

     但输入前级的保护是非常有限的，核心RS485的保护还得依靠ADM2483。ADM2483除了能够完成差分信号和TTL电平之间的转换，其主要功能是像一道门，将瞬变电压、浪涌电流和ESD挡在了外面，以保证后端电路的安全。加上DC/DC电压隔离模块，做到电源和地端的完全隔离。

    ADM2483能保证隔离的高效可靠与其特性和优势是分不开的。ADM2483内部集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器，节点数可允许多达256个，最高传输速率可达500Kb，超低功耗工作，最大值工作电流2.5 mA，隔离电压为2500Vrms，共模抑制比大于25KV/u。是一种基于芯片尺寸的变压器隔离技术，它采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术。所以，在性能、功耗、体积等各方面都有传统光电隔离器件无法比拟的优势。由于磁隔离在设计上取消了光电耦合器中影响效率的光电转换环节，因此它的功耗仅为光电耦合器的1/6--1/10具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力。同时也消除了光电耦合中不稳定的电流传输率，非线性传输，温度和使用寿命等方面的问题。ADM2483 具有热关断功能，可防止温度过高时芯片因电源的过度损耗而毁坏。具有真正的失效保护功能即当接收器输入为开路、短路、或空闲时失效保护功能可使接收器的输出逻辑变成高电平。

    实践证明采用此方案后，经过前级电路对浪涌电流和瞬间电压限制和后级ADM2483的隔离，RS485接口得到了安全可靠的保护，产品质量得到全国大量用户的高度认可。