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。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。
二、RS-232串行接口标准
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。
图1 (点击可看图,以下同)
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,DB25 各引脚定义参见图1。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表1。
三、RS-422与RS-485串行接口标准
1.平衡传输
RS-422、RS-485 与RS-232 不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中
一线定义为A,另一线定义为B,如图2。
通常情况下,发送驱动器A、B 之间的正电平在+2~+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2~6V,是另一个逻辑状
态。另有一个信号地C,在RS-485 中还有一“使能”端,而在RS-422 中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制
发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是
有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA 与BB 对应相连,当在收端AB 之间有大于+200mV 的
电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV 时,输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV 至6V 之
间。参见图3。
图3
2.RS-RS-422 电气规定
RS-422 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。图5 是典型的RS-422 四
线接口。实际上还有一根信号地线,共5 根线。图4 是其DB9 连接器引脚定义。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RS-422 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)。RS-422 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)实现。
图4 图5
RS-422 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。
RS-422 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。
RS-422 有关电气参数见表1
3.RS-485 电气规定
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,参见
图6。
而采用四线连接时,与RS-422 一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,
但它比RS-422 有改进, 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32 个设备。参见图7。
图6 图7
RS-485 与RS-422 的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485 是-7V 至+12V 之间,而RS-422 在-7V 至+7V
之间,RS-485 接收器最小输入阻抗为12k 剑