RS485及局域网通信.ppt

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1、数据通信数据通信RS485及局域通信网及局域通信网1主要内容2RS485/422接口RS485/422及网络的构建接口电路、接口转换器（不讲）485/422网路通信工程注意事项RS485网络通信实例剖析1、RS485/422接口及其应用3RS232接口特点RS232/449/422/423/422A/485接口之间关系RS232接口特点4uRS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个

2、辅助通道。 u在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。uRS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。uRS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。 RS232接口特点5RS

3、-232-C作为应用广泛的串行接口总线，有着明显的缺陷：速度慢：Vmax=20kb/s信息传输距离短: Lcable =15m使用非平衡发送器，电气性能不佳信号之间容易产生码间串扰推出了新的串行接口总线标准449/423/422/485以及USB等平衡电路：用于产生相同和相反信号的电路，它将这些信号送入两个导线。电路的平衡特性越好，信号的散射就越小，它的噪声抑制特性也越好 (因此它的 EMC 性能就越好)。RS232/449/422/423/422A/485接口之间关系6针对232的缺点，EIA制定了449，旨在提高传输速率、增加传输距离、改进电气性能，并增加了测试功能，明确规定了标准连接器（

4、37引脚）449接口的两个子集：422/423全双工（标准子集）、485半双工（422A的变种）RS-449接口7RS449实际上是一个一体化的三个标准，它的机械、功能和过程特性接口由RS449定义，而电气特性接口由两个不同的标准定义：RS422A：用于平衡电路 V.11/X.27RS423A：用于非平衡电路 V.10/X.26RS449与RS232C相比：国际电信组织提出的数据通信电路接口规范8增加了增加了1010条接口引脚条接口引脚传送速率高，传送距离长传送速率高，传送距离长100kb/s100kb/s 1200m1200m接口连接器采用接口连接器采用3737针和针和9 9针（安排辅助信道

5、的管脚）针（安排辅助信道的管脚）接口管脚大致分为五大类：接口管脚大致分为五大类：公共地公共地数据数据控制控制定时线定时线辅助信道辅助信道RS-423A/RS-422-A9RS449RS449的两个子集，的两个子集，RS422RS422采用平衡电路，采用平衡电路，RS423RS423采用非采用非平衡电路平衡电路负逻辑，且参考电平为地：1: -6v0: +6vRS422RS422规定了差分平衡的电气接口，即在较长距离明显规定了差分平衡的电气接口，即在较长距离明显地提高数据传输速率地提高数据传输速率100kb/s1000m10Mb/s 10mR423R423规定了差分非平衡的电气接口规定了差分非平衡

6、的电气接口RS423接口主要特点10u采用单端发送器（非平衡发送器）和差动接收器。采用单端发送器（非平衡发送器）和差动接收器。u其接收器的输入有一端与发送器的地相连，且允其接收器的输入有一端与发送器的地相连，且允许接收器与发送器的接地端之间有电位差，这样可许接收器与发送器的接地端之间有电位差，这样可以提高传输速率。以提高传输速率。u虽然发送器与虽然发送器与RS232RS232标准相同，但由于接收器采标准相同，但由于接收器采用差动方式，所以传输距离和速度仍比用差动方式，所以传输距离和速度仍比RS232RS232有较有较大的提高，在大的提高，在10m10m传输距离时传输速率可达传输距离时传输速率可

7、达100Kbit/s,100Kbit/s,距离增到距离增到100m100m时，速度仍有时，速度仍有10Kbit/s10Kbit/s。RS422主要特点11RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是二者与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线 。发送线和接受线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。RS422和RS485

8、在19kpbs下能传输1200米。用新型收发器线路上可连接多台设备。 RS422的数据传输方式12RS422采用差分传输方式，支持一点对多点的通信，各项性能指标都大大优于RS232。传输数据时，采用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一个为B通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电压在26V之间，负电压在26之间，另有一个信号地C，使能端在422接口中可有可无。接收器有与发送器相对应的规定，收、发端通过平衡双绞线AA与BB对应相连，当在接收端AB之间的电压大于200mv时，输出正电平；当电压小于200mv时，输出负电平；信号被传送出去之前会分为AB（正负）两个信号线路，到达接收端，再将信号想减还原

9、为原来的信号。假设原来信号为DT，被分解为D+和D-，原始信号和分解信号之间存在DT=（D+）-（D-）的关系，接收端还是依据此关系恢复原始信号。如果此时存在线路干扰，此时两条传输线上的信号分别为（D+）+Noise和（D-）+Noise，接收端还是按照差分计算恢复原始信号。即DT=（D+） +Noise -【（D-）+Noise】= （D+）- （D-）。与理想传输结果完全一致！因而可以有效防止噪声干扰，所以工业上广泛应用。13422422连接电路，全双工通信，任一个时刻同时进行发送和接收连接电路，全双工通信，任一个时刻同时进行发送和接收TxD使能使能TxDRxDRxD使能使能四线接口RS4

10、22的四线接口由于采取了单独的发送和接收通道，因此不必控制数据的方向，各个设备之间任何必须的信号交换都可以按照软件的方式或者硬件的方式进行；RS422需要一个终结电阻，要求其阻值大约是传输电缆的特性阻抗，在短距离传输时，可以不需要终结电阻，即一般300m以内的数据通信，不需要接终结电阻。终结电阻一般接在电缆的终端。100100主要内容14RS485/422接口RS485/422及网络的构建接口电路、接口转换器（不讲）485/422网路通信工程注意事项RS485网络通信实例剖析单片机之间的RS422通信接口15左图给出的是基于RS422A接口标准的双机通信电路接口。该方法可以有效增加通信距离并减

11、少干扰。发送方的数据由串口TxD输出至平衡差分长线驱动芯片3487的输入端，该芯片将输入的TTL信号转换为符合RS422的差动信号，经双绞线传输线送到接收端；接受信号方通过平衡差分长线接受芯片3486将差动信号转换为TTL信号，送至串口的RxD端；十分重要请根据RS422的接口信号和引脚功能，绘制出基于422标准的单片计算机点对点远程通信系统结构原理图，并给出详细通信过程解释PC机之间的RS422连接16当两台计算机或者一台计算机与一台带计算机的应用产品（绝大多数的智能仪器、一仪表、设备、自动化装置等）相连接的时候，如果他们之间的距离在20m2Km之间，显然此时不能直接使用RS232进行通信。

12、（思考一下，为什么？）如果两台计算机均有422接口，则直接可以进行连接，事实上，一般的计算机并无422接口（专用的工控机除外），于是，一般使用232/422转换装置，将232信号转换为422标准的平衡差分信号，然后再进行传输处理。十分重要请根据RS422的接口信号和引脚功能，绘制出基于RS422的一般商用计算机远程通信系统结构原理图，并给出详细通信过程解释转换器示例17接线及引脚分配接线及引脚分配RS-485 RS-485 的的+A +A 接对方的接对方的+A+A、B B 接对方的接对方的BB、GND(GND(地地) )接对方的接对方的GND(GND(地地) )。RS-422 RS-422 的

13、接线原则的接线原则：“+T+T”接对方的接对方的“+R+R”、“-T-T”接对方的接对方的“-R-R”、“+R+R”接对接对方的方的“+T+T”、“-R-R”接对方的接对方的“-T-T”、GND(GND(地地) )接对方的接对方的GND(GND(地地) )。一定要将一定要将GNDGND（地）线接到对方的（地）线接到对方的GNDGND（地），除非确保通信（地），除非确保通信双方都已经良好共地。双方都已经良好共地。422接口的多机通信网络18主从式体系结构无论是在软件还是硬件领域都具有强大的生命力，应用范围极其广泛，由于422最大的接收器数目为10，也就是说最多可以负载10个接受信号的计算机（单片

14、机、或带422A接口的智能仪器、仪表），因此，基于422接口实现上位机和多台现场下位机之间的远距离通信是比较常用的方案之一。这种分布式通信网络采用主从式串行总线结构，所有下位机全部连接在上位机PC的串行通信RS422A标准总线上（一般通过一个232/422转换板实现），下位机之间不进行通信，仅仅在上位机和下位机之间进行通信，下位机之间的通信可以借助上位机实现。RS422构建总线式多机通信网络191489实现232电平到TTL的转换1488实现TTL 电平到232的转换3487实现232电平到422 的转换3486实现422电平到TTL的转换十分重要十分重要请根据RS422接口特性，绘制出基于4

15、22构建分布式计算机通信系统结构原理图，并给出详细通信过程解释；注意：注意：422支持的是一点对多点的数据通信，查阅资料，分析通信过程中主机如何识别从机，分别给出主机、从机的通信软件编写基本流程，这种结构下软件编程与点对点通信有何异同点？RS422构建菊花链式多机通信网络20工程上工程上RS-422RS-422接口一般是接口一般是4 4个接线端子个接线端子Y Y、Z Z、A A、B B。发送（发送（Y Y、Z Z） 接收（接收（A A、B B）RS422构建菊花链式多机通信网络21这种菊花链式的多机通信方式比较少见，但是却有其独特的优势、也有其缺点。每个节点必须是全双工的，每个节点只能够接收上

16、一个节点发送的数据、只能够向下一个节点发送数据。如果要跨过一个节点传输数据，必须通过下一个节点转发。如果有2个节点同时发送，菊花链式的网络并不会锁死。这一点优于总线式的网络。 RS422的更高层次应用22既然可以实现主从式通信，那么多层架构就成为一种现实的可能。中心主机现场0中间2现场M现场1现场N十分重要十分重要给出基于422接口标准的多层分布式通信系统的结构，分析通信过程，判断这种结构硬件上有什么特别的要求？分析主机如何识别现场计算机，分别给出主机、现场计算机的通信软件编写基本流程。RS-48523RS485是工业控制过程中的串行接口总线，它由RS422变型而来，实际上它们的差别在于：RS422全双工RS485半双工RS422采用两对平衡差分信号线，而RS485只需1对RS485更适合于多站互联，一个发送驱动器最多可连接32个负载设备24485是422A的变型，422A是全双工工作方式，可以同时发送和接受数据，485是半双工工作方式，在任意一个时刻，只能处于一个发送数据而另外一个接收数据的状态。值得注意的是，485是一种多发送器的电路标准，扩展了422的性能，在同一个485网络中，