盡管這兩種標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期以來(lái)一直用于串行通信，但 RS-485 提供了 RS-232 所不具備的寶貴功能。在本文中了解更多信息。

任何形式的溝通都需要規(guī)則來(lái)幫助確保每個(gè)人都保持一致。在電子領(lǐng)域，這些規(guī)則采用標(biāo)準(zhǔn)的形式——由行業(yè)協(xié)會(huì)作為建議發(fā)布的廣泛適用的設(shè)計(jì)規(guī)范集。遵循這些建議后，這些建議可以幫助工程設(shè)備使用相同的電子語(yǔ)言，從而實(shí)現(xiàn)高效、可靠的通信。

RS-232（“RS”縮寫(xiě)為“recommended standard”）于 20 世紀(jì) 60 年代推出，作為串行通信的標(biāo)準(zhǔn)化接口。盡管它對(duì)于此目的仍然有用，但現(xiàn)在已經(jīng)存在 RS-485 等替代方案，并且性能顯著增強(qiáng)。在本文中，我們將了解 RS-232 和 RS-485 之間最重要的區(qū)別。

01

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與多點(diǎn)

RS-232 是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)規(guī)范，這意味著一個(gè) RS-232 設(shè)備只能與另一個(gè) RS-232 設(shè)備通信。盡管只要稍加創(chuàng)意，就可以將 RS-232 轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓛蓚€(gè)以上設(shè)備共享的“多點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)，但該標(biāo)準(zhǔn)本身并未包含此功能。

由于 RS-485 是多點(diǎn)規(guī)范，因此更加靈活。多個(gè) RS-485 設(shè)備無(wú)需任何特殊修改或接口電路即可進(jìn)行通信，如圖 1 所示。RS-485 驅(qū)動(dòng)器必須能夠承受 32 個(gè)“單位負(fù)載”，這意味著 32 個(gè)具有 15kΩ 輸入阻抗的接收器。

02

電壓等級(jí)

最初的 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 +25 V 和 –25 V 的邏輯電平。普通家用串行接口需要 50V 的信號(hào)擺幅這一說(shuō)法令人難以置信，但這畢竟是六十多年前的事了。該標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)修訂將信號(hào)擺幅降低至 ±12V，然后降低至 ±5V。RS-485 中的電壓電平要低得多，這是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間最顯著的差異之一。

圖 2 中的圖表描述了邏輯級(jí)數(shù)據(jù)流和同一數(shù)據(jù)流的 RS-232 版本。請(qǐng)注意，除了電壓電平轉(zhuǎn)換之外，極性也被反轉(zhuǎn)。+5V 邏輯高電平變?yōu)?–5V，而 0V 邏輯低電平變?yōu)?+5V。

03

單端信號(hào)與差分信號(hào)

典型的邏輯電平信號(hào)和 RS-232 信號(hào)是單端的，這意味著一個(gè)信息信號(hào)需要一個(gè)電信號(hào)。電信號(hào)以 0V 接地電位為參考。RS-485 信號(hào)是差分信號(hào)，這意味著一個(gè)信息信號(hào)需要兩個(gè)互補(bǔ)的電信號(hào)。接收器通過(guò)比較兩個(gè)信號(hào)來(lái)提取信息。

圖3說(shuō)明了單端信號(hào)和差分信號(hào)之間的差異。

由 RS-485 兼容驅(qū)動(dòng)器生成的信號(hào)的最小差分幅度為 1.5V；RS-485 接收器的最小差分檢測(cè)閾值為 200mV。這樣，即使信號(hào)在從發(fā)射器傳輸?shù)浇邮掌鲿r(shí)信號(hào)明顯劣化，仍然有足夠的余量來(lái)可靠地檢測(cè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

圖4 提供了 RS-485 最小驅(qū)動(dòng)器和接收器幅度的直觀(guān)表示。

04

信號(hào)擺動(dòng)

RS-485 總線(xiàn)的信號(hào)擺幅遠(yuǎn)低于 RS-232 接口的信號(hào)擺幅。這是 RS-485 的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檩^小幅度的信號(hào)可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)并提高效率。由于較低的幅度與差分信號(hào)相結(jié)合，因此不會(huì)增加設(shè)備對(duì) EMI 的敏感性。事實(shí)上，RS-485 通信比 RS-232 通信更穩(wěn)健。

較高的數(shù)據(jù)速率是與較小幅度信號(hào)相關(guān)的另一個(gè)好處。RS-232 的最大數(shù)據(jù)速率約為 1Mbps。理論上，RS-485 的最大值為 10Mbps — 實(shí)際上，如圖5 所示，該限制更高。

05

信號(hào)編碼

RS-232 描述了串行通信的完整解決方案。它包括以下要求：

電氣特性

信號(hào)特征

連接方案

機(jī)械接口

相比之下，RS-485 僅指定電氣特性。

這些標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有定義信號(hào)編碼方法。然而，RS-232 通常使用通用異步接收器/發(fā)送器(UART) 信號(hào)方案，該方案定義起始位和停止位、奇偶校驗(yàn)和數(shù)據(jù)編碼等。RS-485 也經(jīng)常使用 UART。

如圖 6 所示，UART 數(shù)據(jù)的一個(gè)字節(jié)包含：

一個(gè)開(kāi)始

八個(gè)數(shù)據(jù)位

一個(gè)停止位

如果接收器知道發(fā)送器的數(shù)據(jù)傳輸率或波特率，則它可以使用內(nèi)部定時(shí)器來(lái)正確采樣傳入的數(shù)據(jù)位。UART 通信不需要額外的信號(hào)來(lái)組織二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊。它甚至不需要外部時(shí)鐘信號(hào)——使用發(fā)送器和接收器中的內(nèi)部定時(shí)器生成和解釋電壓電平，這些定時(shí)器配置為相同的波特率。

06

要點(diǎn)

RS-232 和 RS-485 具有相似的名稱(chēng)和用途，但它們?cè)?a target="_blank">規(guī)格和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)方面表現(xiàn)出重大差異。它們的性能特征也有很大不同，RS-485 幾乎在所有方面都超過(guò)了 RS-232。雖然 RS-232 對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一種方便且令人滿(mǎn)意的接口，但 RS-485 是一種更優(yōu)越、更面向未來(lái)的串行通信解決方案。

審核編輯：黃飛

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