嵌入式總線協定（二）——RS232、RS485

定義

RS232、RS485為電氣層（實體層）協定，依賴于序列槽（UART）存在，在電氣層進行優化處理，達到提高抗幹擾能力、提高傳輸速度、增大傳輸距離的效果。

UART存在的問題

• 電氣接口不統一：UART隻是對信号的時序進行了定義，未定義接口的電氣特性

  1、沒有規定不同器件連接配接時的連接配接器标準，導緻不同裝置之間的UART通信連接配接不友善。

  2、UART通信時使用的高低電平的标準以自身處理器的電平為準（TTL電平），不同處理器規定的高低電平存在差異，是以不同處理器使用UART通信時一般不能直接連接配接。

• 抗幹擾能力差：UART使用TTL信号來表示高低電平，抗幹擾能力差，使資料在傳輸過程中出錯。
• 通信距離差：一般隻能用于一個電路闆上的兩個不同晶片之間的通信。

RS232協定

• 點對點通信。
• 全雙工模式，與序列槽在程式設計上相同。
• 該協定是一個用于串行通訊的标準，采用一個标準的連接配接器，對連接配接器的每個引腳作用加以規定，還對信号的電平加以規定。
• 采用DB-9連接配接器，現在工業控制一般隻使用RXD、TXD和GND。
• 邏輯“1”的電平為-5V～-15V；邏輯“0”的電平為+5V～+15V。
• 傳輸距離一般可達15m。

電平轉換

處理器産生TTL信号，需要通過232晶片進行電平轉換後進行傳輸；接收資料時，232晶片将232信号轉換為TTL信号傳輸給處理器。

RS232存在問題

• 接口的信号電平值較高，容易損壞接口電路的晶片。
• 通信速度較低。
• 由于采用一根通訊線上的高低電平進行傳輸，容易産生共模幹擾，抗噪聲幹擾性弱。
• 傳輸距離較短。
• 與TTL電平不相容。

RS485協定

• 該協定的通訊網絡能在遠距離條件（1500m）下以及電子噪聲大的環境下有效傳輸信号，允許連接配接多個收發器，即具有多站能力，利用單一的RS485接口友善建立起一個裝置網絡（32個）。
• 采用差分信号（能夠抑制共模幹擾）進行資料傳輸，兩線間的電壓差為+2V～+6V表示邏輯“1”；兩線間的電壓差為-2V～-6V表示邏輯“0”。
• 接口電平信号較RS232低，不易損壞接口電路晶片。
• 與TTL電平相容，友善與TTL電路連接配接。
• 采用雙絞線。
• 很少使用的四線制，也為RS442協定。
• 通信速度快。

接口

• 采用兩線制，總線式拓撲結構。可以在同一總線上同時存在多個節點。
• 該兩線制用于差分信号傳輸，而不是RXD和TXD，是以對于RS485而言不能同時發送和接收，隻能采用半雙工方式工作，在序列槽程式設計時需要進行處理。
• 寫程式算法控制主站與從站之間的邏輯。（主站與從站通過軟體規定，通過硬體無法規定。主站通過先選擇從站位址標明從站，與特定從站進行通訊）

電平轉換

處理器産生TTL信号，需要通過485晶片進行電平轉換成差分信号後進行傳輸；接收資料時，485晶片将485信号轉換為TTL信号傳輸給處理器。