USB接口的RS485信号模拟器设计
USB接口的RS485信号模拟器设计
引言USB总线是一种高效、快速、价格低、体积小、支持热插拔的串行通信接口，目前USB 这一接口形式在电子产品的设计中得到了广泛应用。本文所设计的RS485信号模拟器就是采用USB接口总线，可以很方便与PC机进行连接，并且USB接口可以为外界提供电源。 RS485是一种平衡方式传输的串行接口标准，它的电气特性标准中有严格规定，但它的通信协议可以由用户自行定义。本文将详细讨论USB总线信号与 RS485总线信号的相互转换，及PC机终端应用软件对USB接口芯片的各种操作。在此基础上用户可以根据不同需求，在终端应用软件中自行设计通信协议。1 总体设计信号模拟器主要包括USB接口芯片、单片机子系统、RS485与TTL电平转换子系统。它可以实现两个功能：a．信号模拟器通过应用程序软件设置串行通信参数和数据帧结构，最终输出的信号是指定串行通信参数和数据帧格式的RS485总线数据，可以为采集器提供标准信号源；b．在信号模拟器内部可以实现信号自反馈功能，即将实际发送给采集器的数据通过信号模拟器内部回环电路回送给终端应用程序软件并最终显示出来，以验证信号模拟器发送数据是否正确。USB接口芯片FT245R是将USB接口信号转换成8位并行信号，由MCU读取8位并行信号数据，然后MCU通过全双工的串口将读到的数据发送给 RS485电平转换电路1，这样输出的信号就是满足指定要求的标准RS485总线信号。将RS485电平转换电路1输出端信号反馈给RS485电平转换电路2的输人端，这样可以把RS485电平转换成TTL电平，再通过全双工的串口进行接收，最终将数据回送到终端应用程序软件。信号模拟器的设计总体框图。
2 硬件电路设计2．1 USB接口芯片FT245RFT245R由FTDI(Future Technology Devices Inte-national Ltd．)公司推出，该芯片主要完成USB串行总线和8位并行FIFO接口之间的相互协议转换。整个USB通信协议全部由芯片自动完成，开发者无须考虑底层固件的编程。该芯片利用内部集成的时钟电路进行工作，无须外部提供时钟；完全兼容USB2．O协议。它有256字节的接收缓冲区和128个发送缓冲区，可以进行数据的大吞吐量操作。通过8位并行数据口D[O：7]和4位读写状态／控制口RXF、TXE、RD、WR就可实现与微控制器的数据交换。下面介绍读写FT245R FIFO操作时序要求。(1)FT245R FIFO读操作读操作时序。当RXF 为低，表示当前FIFO接收缓冲区内有数据，可以执行读操作读取接收缓冲区数据。在RD电平由高变低，FIFO控制器将接收缓冲区中的数据输出到8位数据端口上，MCU此时只需读取I／O口就可以将数据取到内部数据总线上来，再将RD信号拉高完成1字节数据的读取。当将 FIFO接收缓冲区中的数据全部取出后，RXF被拉高表示数据为空。在RXF为高时，禁止从FIFO接收缓冲区读取数据。
(2)FT245R FIFO写操作写操作时序。当TXE为低，表示当前FIFO发送缓冲区空，可以向发送缓冲区写入数据。在WR为高电平时，MCU将8位数据D[0：7]送到并行I／O口上，在WR 信号电平由高变低时数据被写入发送缓冲区中。当TXE为高时，表示当前FIFO发送缓冲区已满或者正在写入上一个字节，此时禁止向发送缓冲区中写入任何数据。MCU向FT245R写入数据时应确保TXE为低。
2．2 单片机子系统单片机子系统包括单片机和上电复位芯片。本设计中采用的单片机是AT89S52。 AT89S52作为系统的中央处理器担负着系统和PC主机的通信、系统内各部件正常工作等重要任务。AT89S52这款单片机内部有看门狗电路，可防止程序陷入“陷阱”或跑飞。为了使单片机上电复位可靠，这里采用专门的复位芯片MAX708。2．3 RS485接口电路设计信号经过单片机的UART接口，再经过MAX485转换即构成了RS485通信接口。2．4 硬件电路图 USB接口可以向外提供电源。USB接口规范规定：可提供电源电压为4．75～5．25 V，低输出功率USB端口最大的输出电流为100mA。信号模拟器所需的供电
电压和电流满足USB接口电源指标，因此采用USB接口为信号模拟器提供电源。
3 软件设计软件的设计主要包括单片机程序的设计和PC机终端应用程序的设计。3．1 单片机程序设计单片机程序采用C语言编程，程序结构清晰，可读性和可维护性高。3．1．1 单片机读写FT245R FIFO缓冲区程序单片机通过P0口来读写FT245R FIFO缓冲区中的数据。P0口作为数据总线，读数据前，须向P0口全写1，这样才能正确读取数据。FT245R FIFO 缓冲区读写时序要求如前文所述。MCU读写FT245R缓冲区程序如下：
3．1．2 单片机流程控制 MCU负责USB接口芯片FT245R的数据发送接收控制，单片机串口配置及串口接收发送任务。整个程序的流程分为以下几个步骤：①单片机和FT245R的初始化，启动看门狗程序。②对FT245R接收缓冲区有无数据进行判断，若无数据，喂狗；若有数据，转向步骤③。③对帧信息类型进行判断，若为命令配置帧，则读取FT245R接收缓冲区数据，然后对串口进行配置；若为数据帧，转向步骤④。④串口数据发送接收采用查询方式，MCU读取FT245R接收缓冲区的1字节，然后通过串口进行发送。
⑤判断串口发送和接收是否完毕，若完成，将接收到的数据写入到FT245R发送缓冲区中；若未完成，喂狗，断续执行⑤。⑥重复执行②～⑤，直到读出接收缓冲区里的所有数据。3．2 PC机终端应用程序软件设计 PC机终端应用软件程序的主要目的是实现对USB接口芯片FT245R的接口控制和读写操作，提供友好的人机界面来设置串行通信参数、数据帧格式、帧发送方式等。计算机端有关USB通信的开发不需要了解USB底层驱动，FTDI公司已经以动态链接库的形式封装好了面向功能应用的API函数，开发者可以在多种高级语言中调用，功能强大且灵活方便。
FTDI公司为FT245R芯片提供了2种驱动程序：VCP驱动和D2XX驱动。使用VCP驱动程序，数据传输速率可达300 kb／s；使用D2XX驱动程序，数据传输速率可达1 Mb／s。下面分别介绍基于以上2种驱动的应用软件程序设计。3．2．1 基于VCP驱动的应用程序设计在PC机上安装一个由FTDI公司提供的虚拟串行口VCP(Virtual COM Port)驱动程序，它是将USB接口芯片虚拟成操作系统的一个串口通信口，对这一虚拟的串行口的操作等同于对该USB 接口设备的操作。应用程序通过调用 Win32 COMM控件的API函数来完成对芯片的读／写操作。 VCP驱动由2部分组成：FTDIBUS和FTSER2K。FTDIBUS完成2个功能：控制虚拟串口的生成，以及与USB接口芯片进行通信。FTSER2K完成对串口的各种操作。应用软件程序设计可以采用成熟的串行通信控件MSComm来完成对虚拟串口的各种操作。MSComm控件很好地封装了Windows API的串口通信函数，屏蔽了繁琐的通信细节，只需使用控件提供的接口即可。3．2．2 基于D2XX驱动的应用程序设计为了获得更快的数据传输速率，本文选择D2XX驱动来进行应用软件程序开发。D2XX驱动包括FTD2XX．DLL、FT2XX．SYS、USB Stack 三部分。应用软件程序通过动态链接库文件FTD2XX．DLL可访问驱动程序FTD2XX．SYS的编程接口，进而可以对FT245R芯片进行各种操作。 FTD2XX．DLL提供了丰富的接口函数来对FT245R进行各种操作，主要函数如下： FT_Open 用于打开USB接口设备 FT_Read 从USB接口芯片中读取数据 FT_Write 向USB接口芯片里写入数据 FT_Close 关闭USB 接口设备 FT_SetTimeouts 设置读写FT245R缓冲区的超时时间设计中使用MFC作为计算机终端应用软件的开发平台。程序设计要点如下：①新建一个工程文件，加载FTD2XX．H 文件到工程中，在每一个CPP文件中都要加入头文件FTD2XX．H。在FTD2XX．H文件中可以查看动态链接库(FTD2XX．DLL)提供的接口函数。在新建的类中，用到哪个接口函数，需在该类的头文件中对接口函数进行声明。FTDI公司提供D2XX驱动的安装程序，进行安装后即可在Win-dow32下生成FTD2XX．DLL文件。②应用程序须首先加载动态链接库文件Ftd2xx．dll，之后才能调用动态链接库的接口函数，对USB接口芯片进行各种操作。加载库命令即LoadLibrary("Ftd2xx．dll")。③在打开USB接口设备之前，须先关闭USB接口设备。即先执行FT_Close函数，然后执行FT_Open函数。USB接口设备打开后，
就可以对芯片缓冲区进行读／写操作。在完成终端应用软件对FR245R芯片的各种操作后，用户可根据不同需求，自行设计通信协议，包括串行通信参数、数据帧格式、数据帧发送方式等。终端应用软件界面。
结语本文主要讨论了基于USB接口的RS485信号模拟器的软硬件设计。整个信号模拟器已经完成调试，经工程实际测试，终端应用程序运行可靠，信号模拟器数据发送正确无误。这种基于USB接口芯片FT245R的软硬件设计，可应用于其他基于USB接口的信号模拟器和数据采集领域，具有广泛的工程应用前景。
RS-232C、RS-422、RS-485串口引脚定义
RS-232C、RS-422、RS-485串口引脚定义 从前面的内容中，知道了串口外形，就可以继续了解其每个引脚的定义，这是做线的基础。无论是RS-232C、RS-422，还是RS-485，串口接口的外形、尺寸都是相同的，部件间可以通用互换，但其引脚的定义却各不相同，因此要了解串口做线，首先要知道串口各引脚的定义。 观察一个标准的串口，会发现串口无论是9针的标准串口物理外形（如图3.4所示），还是25针串口物理外形（如图3.6所示），如果横着看，都显示两排引脚。除了两排引脚这一特征之外，还有就是无论是公头，还是母头，两个引脚的外围呈现一边大、一边小的“等腰梯形”的形状（俗称“D形”）。9针引脚中，大的一边有5个引脚，小的一边有4个引脚。 本章除非专门说明，否则所有引脚线序都是指串口外侧的线序，各引脚编号及意义如图3.40所示。 根据图3.40的引脚顺序号，如果是作为RS-232C接口，则各引脚定义如表3.2所示。 表3.2 RS-232C引脚意义表 各引脚的电气特性为： 在TxD和RxD上，逻辑“1”为-3V~-15V；逻辑“0”为+3V~+15V。 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上，信号有效为+3V~+15V；信号无效为-3V~-15V。 对于数据信号，逻辑“1”为低于-3V，逻辑“0”为高于+3V；对于控制信号，接通ON为低于-3V；断开OFF为高于+3V；-3V~+3V、低于-15V、高于+15V都表示电压无意义。 作为RS-232C接口，其各引脚由标准文档进行定义，所以也可以称为“标准引脚定义”。而作为RS-422和RS-485接口，则没有“标准”引脚定义的说法，因为RS-422和RS-485连通常的标准接口也没有，具体采用什么接口，接口中使用哪些引脚，完全取决于设备设计生产商自己的定义。不过，作为RS-422和RS-485标准本身，定义了按照这两个标准进行通信时，所必须提供的信号线，
串口RS232__485的9针引脚定义
RS485接口定义 rs485有两种，一种是半双工模式，只有DATA+和DATA-两线，另一种是全双工模式，有四线传输信号：T＋，T－，R＋，R-。全双工模式时可认为是rs422。 1.英式标识为TDA(-) 、TDB(+) 、RDA(-)、RDB(+) 、GND 2.美式标识为Y 、Z 、 A 、 B 、GND 3.中式标识为TXD(+)/A 、TXD(-)/B 、RXD(-) 、RXD(+)、GND rs485两线一般定义为(只接收不发送): "A, B"或"Date+,Date-" 即常说的：”485＋，485－” rs485四线一般定义为： "Y,Z,A, B," 具体还要根据厂家的使用信号针脚而定，有的使用了RTS或DTR 等针脚的485信号 DB9(RS485)接口针脚定义 １脚为数据Ａ，２脚为数据Ｂ，５脚为地。
RS-422的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于： RS-422有4根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422的收与发是分开的，所以可以同时收和发（全双工）。RS-485有2根信号线：发送和接收都是A和B。 由于RS-485的收与发是共用两根线所以不能够同时收和发（半双工）。 * 能否将RS-422的Y-A短接作为RS-485的A，将RS-422的Z-B短
接作为RS-485的B呢？ 回答：不一定。条件是RS-422必须是能够支持多机通信的。波士电子的所有接口转换器的RS-422口都能够支持全双工多机通信，所以可以这样简单转换为RS-485。 RS-485（或 RS-422）通信建议一定要接地线，因为 RS-485（或 RS-422）通信要求通信双方的地电位差小于 1V。即：半双工通信接 3 根线（+A、—B、地），全双工通信接 5 根线（+发、—发、+收、—收、地）。为了安全起见，建议通信机器的外壳接大地。 接线及引脚分配 RS-485的+A接对方的+A、—B接对方的—B、GND(地)接对方的 GND(地)。 RS-422 的接线原则：“+发”接对方的“+收”、“—发”接对方的“—收”、“+收”接对方的“+ 发”、“—收”接对方的“—发”、GND(地)接对方的 GND(地)。 一定要将GND（地）线接到对方的GND（地），除非确保通信双方都已经良好共地。
RS485总线接口引脚定义及说明
RS485总线标准是工业中（考勤，监控，数据采集系统）使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接，允许创建多达32个节点的网络；最大传输距离1200m，支持1200 m时为100kb/s的高速度传输，抗干扰能力很强，布线仅有两根线很简单。 RS485通信网络接口是一种总线式的结构，上位机（以个人电脑为例）和下位机（以51系列单片机为例）都挂在通信总线上，RS485物理层的通信协议由RS485标准和51单片机的多机通讯方式。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。 下面介绍以下rs485通讯接口定义的标准 1.英式标识为TDA(-) 、TDB(+) 、RDA(-) 、RDB(+) 、GND 2.美式标识为Y 、Z 、A 、B 、GND 3.中式标识为TXD(+)/A 、TXD(-)/B 、RXD(-) 、RXD(+)、GND rs485两线一般定义为: "A, B"或"Date+,Date-" 即常说的：”485＋，485－” rs485四线一般定义为： "Y,Z,A, B," 一般rs485协议的接头没有固定的标准，可能根据厂家的不同引脚顺序和管脚功能可能不尽相同，但是官方一般都会提供产品说明书，用户可以查阅相关 rs485管脚图定义或者引脚图 上图中rs232转rs485电路中hin232（max232可以起到同样的作用但是要贵一点）起到转
换pc端rs232接口电平的作用，然后把信号由max485这个芯片转换成485电平由AB两根线输出，如果接上双绞线信号rs485总线接口的信号的通信距离至少是1千米远。
RS485接线的正确原理图
RS232 通讯原理 ? RS485通讯原理？RS422 是什么？ RS485接线的正确原理图常见的RS485错误接线 RS-232是串行数据接口标准，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10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（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。 备注：以上是官方的专业描述，看不懂没有关系，大致有个印象就可以了，有兴趣的可以上网可以买一些专业书籍做深入研究，我再用通俗的语言补充描述一下。 RS232通讯的基础知识： RS232通讯又叫串口通讯方式。是指计算机通过RS232国际标准协议用串口连接线和单台设备（控制器）进行通讯的方式。 通讯距离：9600波特率下建议在13米以内。 通讯速率（波特率Baud Rate）：缺省常用的是9600 bps，常见的还有1200 2400 4800 19200 38400等。波特率越大，传输速度越快，但稳定的传输距离越短，抗干扰能力越差。
RS485连接线的原理
RS-485通讯线制作、连接 电脑没有485接口，如果需要多台联网或远距离通讯，可用RS-232/RS-485转换模块转换成485接口，用485连接线与机具连接即可，如图2.7。 485通讯使用两条线，采用差模传输，其中一条定义为正，一条定义为负，按照如下关系制作485通讯线： 转换卡的接口都标有DATA+、DATA-，将机具485接口与转换卡接口按照上述对应关系连接即可。 伊时利产品的常用的转换卡1脚为负，2脚为正，则通讯线实物连接如下图： RS485通讯线示意图如下： DB9接口1脚接水晶头的1脚，2脚接水晶头的2脚。 RS-485网络接线方法 当使用多台设备时，需要用485网络联网，总线使用5类以上屏蔽线中的一组双绞线，按照485接线方法，将设备接入总线。注意：网络中机具不能有重复编号，否则无法通讯。 485网络要求 1．网络线建议使用五类或超五类带屏蔽层的双绞线，屏蔽层用作系统地线，可减少电磁干扰、共模干扰，提高系统的可靠性。 2．因485的收发器规定共模电压在-7V 至+12V 之间才能正常工作，超出此范围会影响通讯，严重的会损坏通讯接口。所以必须接系统地，可利用网线中的屏蔽层或另一组双绞线作系统地线，Data+ Data+ Data- Data- DB9端接电脑串口 RJ45水晶头接机具 图2.5
将机具、电脑等网络中的设备地连接在一起，并由一点可靠地接入大地。 3．通信线尽量远离高压电线，不要与电源线并行，更不能捆扎在一起。 4．总线到每个终端的分支线长度应尽量短，一般不要超出5米。分支线如果没有接终端，会有反射信号，对通讯产生较强的干扰，应将其去掉。 5．在同一个网络系统中，使用同一种电缆，尽量减少线路中的接点。接点处确保焊接良好，包扎紧密，避免松动和氧化。保证一条单一的、连续的信号通道作为总线。 ６．有效长度最长１２００米
RS232转RS485电路图
自制无源RS232-485转换器一、RS-232、RS-422与RS-485的简单介绍
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，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。其传送距离最大约为15米，最高速率为20kb/s，并且RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的。所以，RS232只适合于本地通讯使用。 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。 二、自制RS232-485转换器 电路图： RS232-485转换器主要包括了电源、232电平转换、485电路三部分。本电路的232电平转换电路采用了NIH232或者也可以直接使用MAX232集成电路，485电路采用了MAX485集成电路。为了使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR（4脚）和RTS（7脚）窃取。PC串口每根线可以提供大约9mA的电流，因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。经实验，本电路只使用其中一条线也能够正常工作。使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平，经过D3稳压后得到VCC，经过实际测试，VCC电压大约在4.7V左右。因此，电路中要说D3起的作用是稳压还不如说是限压功能。 MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入和输出。当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。在半双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由PC或者单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了。由于本电路DTR和RTS都用于了电路供电，因此使用TX线和HIN232的另外一个通道及Q1来控制MAX485的状态切换。平时NIH232的9脚输出高电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE 和DE为低电平而处于数据接收状态。当PC机发送数据时，NIH232的9脚输出低电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为高电平而处于数据发送状态。
RS232-422-485接口定义
RS232接口 RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（D TE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。 该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。随着设备的不断改进，出现了代替DB25的D B9接口，现在都把RS232接口叫做DB9。 RS-232是现在主流的串行通信接口之一。 由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点： （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 （2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在“南方的老树51 CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。 （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 （4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。 接口定义 RS232（DB9） 1 DCD 载波检测 2 RXD 接收数据 接口说明 3 TXD 发送数据 4 DTR 数据终端准备好 5 SG 信号地 6 DSR 数据准备好 7 RTS 请求发送 8 CTS 清除发送 9 RI 振铃提示 接口电平 RS232采用负逻辑电平： -15~-3：逻辑1；
+15~+3：逻辑0； 电压值通常在7V左右 RS-422 RS-422接口是一种单机发送、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RS422接口基础上制定了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。 RS422接口标准全称是“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RS422接口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）。RS422接口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）。 RS422接口的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s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1Mb/s。 RS422接口需要一终接电阻，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。 下面是关于RS-422线的接法： 25 Pin of RS-422 9 Pin of RS-422 SD-A 15(线号) 3(线号) R- RD-B 22(线号) 2(线号) T- SD-B 14(线号) 7(线号) R+ RD-B 21(线号) 8(线号) T+ 表格 4线制的RS-422 注意： 如果RS-422为两线制，那么R-和T-就在一根线上，R+和T+也同样在一根线上。计算机侧 RS422 串行通信接口的插口是 25 针公插： RS485接口 RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485 有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结
RS232和RS485正确接线原理图
RS232和RS485接线的正确原理图 RS-232是串行数据接口标准，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10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（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。 备注：以上是官方的专业描述，看不懂没有关系，大致有个印象就可以了，有兴趣的可以上网可以买一些专业书籍做深入研究，我再用通俗的语言补充描述一下。 RS232通讯的基础知识： RS232通讯又叫串口通讯方式。是指计算机通过RS232国际标准协议用串口连接线和单台设备（控制器）进行通讯的方式。 通讯距离：9600波特率下建议在13米以内。 通讯速率（波特率Baud Rate）：缺省常用的是9600 bps，常见的还有1200 2400 4800 19200 38400等。波特率越大，传输速度越快，但稳定的传输距离越短，抗干扰能力越差。 备注：一般台式机会自带1-2个串口插座（公头（9针插头上带针的俗称公头，带针孔的俗称母头）），现在的笔记本一般不带串口插座，可以购买USB串口转换器，具体请参考怎样使用USB串口转换器？
RS-485总线收发实验要点
RS-485总线收发实验 在本章节，我们将介绍RS-485总线的使用。本实验一共需要两块神舟IV号STM32开发板，一块作为RS485的发送端，另一块作为RS485的接收端，接收总线上的数据。本节分为 如下几个部分： 1 RS-485总线实验的意义与作用 2实验原理 3软件设计 4硬件设计 5下载与验证 6实验现象 意义与作用 前面两个例程，我们分别讲解了串口printf实验和串口中断收发实验，对RS232串口原理及其应用有了一定的了解，但是由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以 下四点： （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 （2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。 （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 （4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。 针对RS232接口的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一， 它具有以下特点： （1）RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232降低了，就不易损坏接口电 路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。 （2）RS-485的数据最高传输速率为10Mbps（实际取决于RS485接口芯片和电路）。（3）RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。 （4）RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连 接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地 建立起设备网络。 （5）因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线（我们一般叫AB线），所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 基于以上原因，RS485总线在工业控制行业应用非常广泛，适合分散的，远距离（上千米）的多点通信，这是RS232所不能实现的，因此，通过使用STM32开发板实现RS485的通信，我们可以了解RS485总线的应用和基本原理，搭建RS485通信网络。 实验原理 RS-485总线简介
rs485总线接口通讯协议定义标准以及管脚引脚
rs485总线接口通讯协议定义标准以及管脚引脚 [日期:2009-01-01 ] [来源:net 作者:佚名] [字体：大中小] (投递新闻) RS485总线标准是工业中（考勤，监控，数据采集系统）使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接，允许创建多达32个节点的网络；最大传输距离1200m，支持1200 m时为100kb/s的高速度传输，抗干扰能力很强，布线仅有两根线很简单。 RS485通信网络接口是一种总线式的结构，上位机（以个人电脑为例）和下位机（以51系列单片机https://www.360docs.net/doc/113010737.html,为例）都挂在通信总线上，RS485物理层的通信协议由RS485标准和51单片机的多机通讯方式。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。 下面介绍以下rs485通讯接口定义的标准 1.英式标识为TDA(-) 、TDB(+) 、RDA(-) 、RDB(+) 、GND 2.美式标识为Y 、Z 、A 、B 、GND 3.中式标识为TXD(+)/A 、TXD(-)/B 、RXD(-) 、RXD(+)、GND rs485两线一般定义为:
"A, B"或"Date+,Date-" 即常说的：”485＋，485－” rs485四线一般定义为： "Y,Z,A, B," 一般rs485协议的接头没有固定的标准，可能根据厂家的不同引脚顺序和管脚功能可能不尽相同，但是官方一般都会提供产品说明书，用户可以查阅相关rs485管脚图定义或者引脚图
rs-485接口定义
rs-485b就是RS485的通信协议低电平数据接收端 1. RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2-6） V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2-6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。 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，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。 4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针） RS485接口定义图 1 连接主机端的RS485接口。 ----信号定义如下： ----RS485接口 --------信号含义 ---- 3 -----------B RXD- 接收数据 ---- 4 ------------A RXD+ 接收数据 ---- 5------------ Y TXD+ 发送数据 ---- 7------------ Z TXD- 发送数据 2-连接从机端的RS485接口。 ----信号定义如下： ----RS485接口--------- 信号含义 ---- 3------------ Z TXD- 发送数据 ---- 4------------ Y TXD+ 发送数据 ---- 5------------ A RXD+ 接收数据 ---- 7------------ B RXD- 接收数据 接口如果连接主机，那么该信号位置为3脚，接口如果连接从机，那么该信号位置为7脚。
串口RS232__485引脚定义
RS4８5接口定义 rs４85有两种,一种就是半双工模式,只有DATＡ+与DＡTA—两线,另一种就是全双工模式,有四线传输信号:Ｔ＋,T－,R＋,Ｒ－。全双工模式时可认为就是rs４22。 １。英式标识为TＤA(—) 、TDＢ(+) 、ＲDＡ(-)、RDB(+) 、ＧND 2.美式标识为Y 、Z 、 A 、 B 、ＧNＤ 3.中式标识为TＸD(+)/A 、TXD(－)／B 、RXD(—) 、RXD(+)、ＧND ｒｓ４85两线一般定义为(只接收不发送): "A, B"或＂Ｄate+,Datｅ—" 即常说得:”485+,４85-" rs4８5四线一般定义为: ”Y,Ｚ,A, B," 具体还要根据厂家得使用信号针脚而定,有得使用了ＲTS或DT Ｒ等针脚得4８5信号 DB9(RS485)接口针脚定义
１脚为数据A,2脚为数据B,５脚为地、 RS－４２2得电气性能与RS—４85完全一样。主要得区别在于: RＳ—42２有4根信号线:两根发送(Y、Z)、两根接收(A、B)。由于RS－４22得收与发就是分开得,所以可以同时收与发(全双工)。 RS—485有2根信号线:发送与接收都就是A与B。 由于ＲS—485得收与发就是共用两根线所以不能够同时收与发(半双工)、
* 能否将RS-422得Y－A短接作为RＳ-485得A,将ＲＳ－4２2 得Z－B短接作为RＳ—485得B呢？ 回答:不一定。条件就是RＳ－422必须就是能够支持多机通信得。波士电子得所有接口转换器得RS－４２2口都能够支持全双工多机通信,所以可以这样简单转换为RS－４85。 RＳ-48５(或 RＳ—422)通信建议一定要接地线,因为 RS－4８ 5(或ＲS—422)通信要求通信双方得地电位差小于1Ｖ。即:半双工通信接 3 根线(+A、—B、地),全双工通信接５根线(+发、—发、+收、—收、地)。为了安全起见,建议通信机器得外壳接大地。 接线及引脚分配 ＲS—48５得+A接对方得+A、—B接对方得—B、GND(地)接对方得ＧND(地)。 RS-42２得接线原则:“+发”接对方得“+收”、“-发"接对方得“—收”、“+收”接对方得“＋发"、“—收”接对方得“—发”、ＧND(地)接对方得GNＤ(地)。 一定要将ＧND(地)线接到对方得GND(地),除非确保通信双方都已经良好共地。 RＳ2３２(DＢ9)引脚定义:
通讯接口RS485的EMC设计方案
通讯接口RS485的电磁兼容设计方案 -----本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成 一.原理图设计方案 1. RS485接口6KV防雷电路设计方案 图1 RS485接口防雷电路 接口电路设计概述： RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯，在产品应用中其走线多与电源、功率信号等混合在一起，存在ＥＭＣ隐患。 本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，从设计层次解决EMC 问题。 电路EMC设计说明： （1）电路滤波设计要点： L1为共模电感，共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高产品的抗干扰能力，同时也能减小通过429信号线对外的辐射，共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz； C1、C2为滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模电流以同时对外界干扰能够滤波；电容容值选取范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF；若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压；当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。 C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF， C3容值可根据测试情况进行调整；
（2）电路防雷设计要点： 为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差摸2KV的防雷测试要求，D4为三端气体放电管组成第一级防护电路，用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰，防止干扰通过信号线影响下一级电路；气体放电管标称电压VBRW要求大于13V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于1859W； PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路，典型取值为10Ω/2W；为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻进行分压，确保大部分能量通过气体放电管走掉； D1~D3为TSS管（半导体放电管）组成第三级防护电路，TSS管标称电压VBRW要求大于8V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于1144W； 接口电路设计备注： 如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连； 如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板数字地GND直接电气连接。 二. PCB设计方案 1. RS485接口电路布局 图1 RS485接口滤波及防护电路布局 方案特点： （1）防护器件及滤波器件要靠近接口位置处摆放且要求摆放紧凑整齐，按照先防护后滤波的规则，走线时要尽量避免走线曲折的情况； （2）共模电感与跨接电容要置于隔离带中。 方案分析： （1）接口及接口滤波防护电路周边不能走线且不能放置高速或敏感的器件；
RS485引脚定义
RS485有两种，一种是半双工模式，只有DATA+和DATA-两线，另一种是全双工模式，有四线传输信号：T＋，T－，R＋，R-。全双工模式时可认为是rs422。 1.英式标识为TDA(-) 、TDB(+) 、RDA(-) 、RDB(+) 、GND 2.美式标识为Y 、Z 、A 、B 、GND 3.中式标识为TXD(+)/A 、TXD(-)/B 、RXD(-) 、RXD(+)、GND rs485两线一般定义为: "A, B"或"Date+,Date-" 即常说的：”485＋，485－” rs485四线一般定义为: "Y,Z,A, B," 具体还要根据厂家的使用信号针脚而定，有的使用了RTS或DTR等针脚的485信号 DB9(RS485)接口针脚定义 １脚为数据Ａ，２脚为数据Ｂ，５脚为地。 RS-422的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于： RS-422有4根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422的收与发是分开的，所以可以同时收和发（全双工）。 RS-485有2根信号线：发送和接收都是A和B。由于RS-485的收与发是共用两根线所以不能够同时收和发（半双工）。 能否将RS-422的Y-A短接作为RS-485的A，将RS-422的Z-B短接作为RS-485的B呢？ 回答：不一定。条件是RS-422必须是能够支持多机通信的。波士电子的所有接口转换器的RS-422口都能够支持全双工多机通信，所以可以这样简单转换为RS-485。 RS-485（或RS-422）通信建议一定要接地线，因为RS-485（或RS-422）通信要求通信双方的地电位差小于1V。即：半双工通信接 3 根线（+A、—B、地），全双工通信接 5 根线（+发、—发、+收、—收、地）。为了安全起见，建议通信机器的外壳接大地。
RS485通信原理1.
典型的串行通讯标准是RS232和RS485,它们定义了电压,阻抗等,但不对软件协议给予定义,区别于RS232, RS485的特性包括: 1. RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2—6V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2—6V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL 电路连接。 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,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好。 4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达 3000米,另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线,所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座,与智能终端RS485接口采用DB-9(孔,与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9(针。 RS485编程 串口协议只是定义了传输的电压,阻抗等,编程方式和普通的串口编程一样RS-232与RS-422之间转换原理和接法 通常我们对于视频服务器、录像机、切换台等直接播出、切换控制主要使用串口进行,主要使用到RS-232、RS-422与RS-485三种接口控制。下面就串口的接口标准以及使用和外部插件和电缆进行探讨。