RS232、RS485串行通信接口标准

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。
大。
2、最大负载电容<2500pf
3、不具有抗共模干扰特性
RS232、RS485标准性能比较
接口 操作方式 最大距离
RS-232C 单端 15m（24kb/s）
RS-485 差动方式 1200m （100kb/s）
最大速率 最大驱动器/接收器数目
接收灵敏度 驱动器输出阻抗 接收器负载阻抗 负载阻抗
单片机及 PC机电平
RS-232C 的电平
逻辑0 0～30％Vcc
+5～+15V
逻辑1 70％Vcc～Vcc
-15～5V
▪ 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。
即需要一个统一的串行通 信接口。
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。
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， 必须遵从以下几项原则：
▪ 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
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。
PC机、其他 单片机
68H C08 CPU
5.2 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。
PC控制的单片机 485现场检测系统
轮询节点信 息，收集并 导入数据库
被监测设备
数据
采集
数据采
集器
MCU
485接口
被监测设备
…
…
…
MCU 485接口
被监测设备
MCU 485接口
节点N
节点2
节点1
主控机 （PC）
232/485接口卡
RS485总线
5.2.1 RS485总线介绍
1、 RS-232接口的主要缺点：
20 kb/s 1收1发
正负3V 300 Ω 3～7kΩ 3～7kΩ
对共用电电压范围（V） 正负25
10M b/s 1发32收 正负0.2V 120KΩ >12 KΩ 60 Ω
-7～+12
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 。
方向
PC机←对方 PC机←对方 PC机→对方 PC机→对方
PC机←对方 PC机→对方 PC机←对方 PC机←对方
信号功能 PC机收到远程信号 PC机接收数据 PC机发送数据 PC机准备就绪 信号地 对方准备就绪 PC机请求发送数据 对方已经切换到接收状态 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
说明 屏蔽地 请求发送+ 请求发送发送数据+ 发送数据允许发送+ 允许发送接收数据+ 接收数据-
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 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。
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
0:+3V～ +25V,1:-25V～ +25V -25V～25V
<300Ω <0.5A <30V/us 3～7KΩ -25V～+25V 1 1 0 1 -3V～+ 3V 2500PF
5.1.2 计算机9芯串口引脚信号功能
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
信号名称 DCD* RXD TXD DTR* GND DSR* RTS* CTS* RI *
电话线
RS232C
双绞线
RS232C
DTE
DCE
DCE
DTE
最初的 想法
演变 后….
作为一种标准在微机通信接口中 得到广泛的应用。
பைடு நூலகம்
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。
▪ 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。
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。
(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。
▪ 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
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3～7KΩ负载时驱动器输出电平
不带负载时驱动器输出电平U0 驱动器通断时输出阻抗 输出短路电流 驱动器转换速率 接收器输入阻抗 接收器输入电压 输入开路时接收器的输出逻辑 输入经300Ω接地时接收器的输出逻辑 +3V输入时接收器的输出逻辑 -3V输入时接收器的输出逻辑 不能识别时过渡区 最大负载电容
▪ 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。
▪ T1OUT、T2OUT和R1IN、R2IN分别连接到 RS-232的PC机串行接收端和发送端。
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？
RS232、 RS485是目前 常用的两种串 行通信接口标
准
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。
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 的信号的有效脉宽应该大于发 送或接收一帧信号的宽度。
发送功能：输入 输出 /RE DE DI B ×1 1 0 ×1 0 1 0 0 × 高阻 1 0 × 高阻
A 1 0 高阻 高阻
接收功能：输入 /RE DE A-B 0 0 >+0.2V 0 0 <-0.2V 0 0 输入开路 10 ×
输出 RO 1 0 1 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
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。
9引脚连接器信号说明
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
符号缩写 Shield RTS+ RTSTXD+ TXDCTS+ CTSRXD+ RXD-
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。
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；
管脚号 1 2 3 4 5 6 7 8
管脚名称 RO /RE DE DI GND A B VCC
功能说明 接收器输出：A-B>0.2V,RO=1、A-B<-0.2V,RO=0 接收器使能：0为允许接受、1禁止输出 驱动器输出使能：1 允许工作 、1禁止驱动器输出 驱动器输入：1输出使能 、0禁止输出 地 接收器同相输入和驱动器非反相输出端 接收器反相输入和驱动器反相输出端 电源（4.75V~5.25V）
signal detector ▪ RI 振铃提示 ring indicator
近距离通信 <15m可用电 缆直接相连
PC/MCU
2 TxD (OUT) 3 RxD (IN)
7 GND
MCU
3 TxD 电
平
2 RxD
转
换
GND
个人计算机与HC08微控 制器的通信连接
5.1.3 电平转换
注意：
▪ C1、C2、C3、C4及V+、V-是电源变换部 分。