细解RS-232、RS-422与RS-485串口

一、RS-232、RS-422与RS-485的历史
    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。目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
    RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。（“RS-232-C”中的“-C”只不过表示RS-232的版本，所以与“RS-232”简称是一样的）它是在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（DTE）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DB-25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。后来IBM的PC机将RS-232简化成了DB-9连接器，从而成为事实标准。而工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。
    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。
    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。因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。

    RS-232历史悠久，因为当时技术和认识的局限，有很多缺陷，后来针对这些缺陷提出了其他许多串行接口标准，如422、485等等，但因为各种原因都只局限在部分特殊场合，RS-232-C接口（又称EIA RS-232-C）仍是最常用的一种串行通讯接口，其中的“-C”表示RS-232的版本，现在已发展到-D版本。

二、RS-232接口介绍
1、RS-232电气参数
　　RS-232收、发端的数据信号是相对于信号地，如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。其有关电气参数参见下表。
　　规定 RS232 RS422 R485
　　工作方式 单端 差分 差分
　　节点数 1收、1发 1发10收 1发32收
　　最大传输电缆长度 50英尺 400英尺 400英尺
　　最大传输速率 20Kb/S 10Mb/s 10Mb/s
　　最大驱动输出电压 +/-25V -0.25V～+6V -7V～+12V
　　驱动器输出信号电平(负载最小值) 负载 +/-5V～+/-15V +/-2.0V +/-1.5V
　　驱动器输出信号电平(空载最大值) 空载 +/-25V +/-6V +/-6V
　　驱动器负载阻抗(Ω) 3K～7K 100 54
　　摆率(最大值) 30V/μs N/A N/A
　　接收器输入电压范围 +/-15V -10V～+10V -7V～+12V
　　接收器输入门限 +/-3V +/-200mV +/-200mV
　　接收器输入电阻(Ω) 3K～7K 4K(最小) ≥12K
　　驱动器共模电压 -3V～+3V -1V～+3V
　　接收器共模电压 -7V～+7V -7V～+12V
2、RS-232接口的电气特性
　　在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑"1"为-3到-15V；逻辑"0"为+3到+15V。
　　RS-232-C最常用的9条引线的信号内容如下所示：
　　1 　　数据载波检测 　DCD
　　2 　　接收数据 　　　RXD
　　3 　　发送数据 　　　TXD
　　4 　　数据终端准备 　DTR
　　5 　　信号地 　　　　GND
　　6 　　数据设备准备好 DSR
　　7　　 请求发送 　　　RTS
　　8 　　清除发送 　　　CTS
　　9 　　振铃指示 　　　BELL