422接线详解

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1、一、一、RS-232RS-232、RS-422RS-422 与与 RS-485RS-485 的由来的由来 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

2、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

3、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、二、RS-232RS-232 串行接口标准串行接口标准 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

4、。 图 1 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

5、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 37k。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。 规定RS232RS422R485 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/S10Mb/s10Mb/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

6、驱动器负载阻抗()3K7K10054 摆率(最大值)30V/sN/AN/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()3K7K4K(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表 1 三、三、RS-422RS-422 与与 RS-485RS-485 串行接口标准串行接口标准 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。 图

7、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-26V，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

8、6V 之间。参见图 3。 图 3 2RS-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 104k+100（终接电阻）。RS-422 四

9、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 5RS-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

10、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 3RS-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 7RS-485 与 RS-

11、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 剑鳵 S-422 是 4k 健；旧峡梢运礡 S-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，其最大传输距离约为 1219 米，最大传输速率为 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，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输

12、。一般 100 米长双绞线最大传输速率仅为 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。 四、四、RS-422RS-422 与与 RS-485RS-485 的网络安装注意要点的网络安装注意要点 RS-422 可支持 10 个节点，RS-485 支持 32 个节点，因此多节点构成网络。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点： 1采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以

13、便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。图 8 所示为实际应用中常见的一些错误连接方式（a，c，e）和正确的连接方式（b，d，f）。a，c，e 这三种网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。2应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。 图 8 五、五、R

14、S-422RS-422 与与 RS-485RS-485 传输线上匹配的一些说明传输线上匹配的一些说明 对 RS-422 与 RS-485 总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国 MAXIM 公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的 3 倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的 RS-

15、485 接口 MAX483 输出信号的上升或下降时间最小为 250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为 0.2m/ns（24AWG PVC 电缆），那么只要数据速率在 250kb/s 以内、电缆长度不超过 16 米，采用 MAX483 作为 RS-485 接口时就可以不加终端匹配。 一般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422 在总线电缆的远端并接电阻，RS-485 则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在 RS-422 网络中取100，在 RS-485 网络中取 120。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在 100120。这种匹配方法简单

16、有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。 另外一种比较省电的匹配方式是 RC 匹配，如图 9。利用一只电容 C 隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容 C 的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法，如图 10。这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。 图 9图 10六、六、RS-422RS-422 与与 RS-485RS-485 的接地问题的接地问题 电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422 与 RS-485 传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。很多情况下，连接 RS-422、RS-485 通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了