rs-232、rs-422与rs-485都是串行数据接口标准,zui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zui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*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*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zui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。
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zui大为约15米,zui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
zui大传输电缆长度 50英尺 400英尺 400英尺
zui大传输速率 20kb/s 10mb/s 10mb/s
zui大驱动输出电压 +/-25v -0.25v~+6v -7v~+12v
驱动器输出信号电平(负载zui小值) 负载 +/-5v~+/-15v +/-2.0v +/-1.5v
驱动器输出信号电平(空载zui大值) 空载 +/-25v +/-6v +/-6v
驱动器负载阻抗(ω) 3k~7k 100 54
摆率(zui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(zui小) ≥12k
驱动器共模电压 -3v~+3v -1v~+3v
接收器共模电压 -7v~+7v -7v~+12v
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。
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。
2.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。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,zui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zui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。
rs-422的zui大传输距离为4000英尺(约1219米),zui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zui大传输距离。只有在很短的距离下才能获得zui高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的zui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zui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。
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。
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zui小输入阻抗为12k,rs-422是4k;rs-485满足所有rs-422的规范,所以rs-485的驱动器可以用在rs-422网络中应用。
rs-485有关电气规定参见表1。
rs-485与rs-422一样,其zui大传输距离约为1219米,zui大传输速率为10mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定zui长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得zui高速率传输。一般100米长双绞线zui大传输速率仅为1mb/s。
rs-485需要2个终接电阻,其阻值要求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。终接电阻接在传输总线的两端。