通讯协议学习之路：RS422协议理论_通信接口标准

通讯协议之路主要分为两部分，第一部分从理论上面讲解各类协议的通讯原理以及通讯格式，第二部分从具体运用上讲解各类通讯协议的具体应用方法。

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一、串口通信接口标准简介

串行数据通信接口标准主要有RS-232、RS-422与RS-485，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。

RS-232在1970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，它是为改进RS-232通信距离短(最大传输距离15m)、速率低(最大位速率为20Kb/s)的缺点而提出的。RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺≈1200米（速率低于100Kbps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。因RS-485为半双工的，当用于多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。许多智能仪器设备均配有RS-485总线接口，将它们联网也十分方便。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”（recommeded standard）推荐标准作为前缀，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（电压，阻抗）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。

二、RS-422串行通信接口标准

RS422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。典型的RS-422是四线接口，全双工，差分传输，多点通信的数据传输协议。实际上还有一根信号地线，共5根线。它采用平衡传输采用单向/非可逆，有使能端或没有使能端的传输线。硬件构成上RS-422相当于两组RS-485，即两个半双工的RS-485构成一个全双工的RS-422。

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（Slave），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。

RS-422的最大传输距离为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。

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。

1 电气特性

RS-422 的电气特性与RS-485基本一样。

很多人往往都误认为RS-422串行接口是RS-485串行接口的全双工版本，实际上，它们在电器特性上存在着不少差异，共模电压范围和接收器输入电阻不同使得该两个标准适用于不同的应用领域。

RS-485串行接口的驱动器可用于RS-422串行接口的应用中，因为RS-485串行接口满足所有的RS-422串行接口性能参数，反之则不能成立。对于RS-485串行接口的驱动器，共模电压的输出范围是-7V和+12V之间；对于RS-422串行接口的驱动器，该项性能指标仅有士7V。RS-422串行接口接收器的最小输入电阻是4KΩ；而RS-485串行接口接收器的最小输入电阻则是12KΩ。

2 机械特性

RS422引脚定义

RXA/Y︰接其他RS422模块的TXA/A

RXB/Z︰接其他RS422模块的TXB/B

TXB/B：接其他RS422模块的RXB/Z

TXA/A：接其他RS422模块的RXA /Y

接线原则：（发“＋” 接 收“＋”；发“－” 接 收“－”）

RS422全双工（点对点）接线方式

三、RS-485串行通信接口标准

RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。

RS485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：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，总线上可最多接到32个节点；而采用二线制是，RS-485采用半双工工作方式，可实现真正的多点双向通信，此时任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。

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12kΩ、RS-422是4kΩ；由于RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以在RS-422网络中应用。

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。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接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，而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，原因一是共模干扰：虽然RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以，具有一定的抗共模干扰能力，但容易忽视了收发器有一定的共模电压范围。在通信控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压，而RS-485收发器共模电压范围为-7到+12V，当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12 V或小于7V时，接收器就无法正常工作了，严重时甚至会损坏芯片和仪器设备；原因二是EMI的问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

1 电气特性

RS-485的电气特性与RS-422基本一样。

RS-485总线标准规定了总线接口的电气特性标准，发送端：正电平在+2V～+6V之间，表示逻辑状态“1”；负电平在-2V～-6V之间，则表示逻辑状态“0”；接收器：(V+) - (V-) ≥0.2V，表示信号“0”；(V+) - (V-) ≤0.2V，表示信号“1”)。

数字信号采用差分传输方式，能够有效减少噪声信号的干扰。但是RS-485总线标准对于通信网络中相关的应用层通信协议并没有做出明确的规定，则对于用户或者相关的开发者来说都可以建立对于自己的通信网络设备相关的所适用的高层通信协议标准。同时由于在工业控制领域的应用RS-485总线通信网络的现场中，经常是以分散性的工业网络控制单元的数量居多并且各个工业设备之间的分布较远为主，将会导致在现场总线通信网络中存在各种各样的干扰使得整个通信网络的通信效率可靠性不高，而在整个网络中数据传输的可靠性将会直接影响着整个现场总线通信系统的可靠性，因此研究RS-485总线通信系统的通信可靠性具有现实意义。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

2 机械特性

RS485两线制引脚定义

A︰接其他RS485模块的A

B：接其他RS422模块的B

接线原则：（A接A，B接B）

RS485半双工（点对多点）接线方式

四、总结

参考文章：串口通信接口标准（四）——RS422、RS485_rs422接口定义_Steven邵的博客-CSDN博客