RS-232串口通信具有哪些特征？

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刘玉珍

2022-2-16 11:54:42

博主在做一些项目的时候，用到一些模块，经常会是485的接口，而且485也是工业上常用的通信方式，在工业应用中建立连向PC机的分布式设备网络、其他数据收集控制器、HMI或者其他操作时，串行连接会选择RS-485。所以博主感觉有必要介绍一下485通信。

我们知道串口通信的数据传输都是0和1，但是在单总线、I2C、UART中都是通过一根线的高低电平来判断逻辑1或者逻辑0，但这种信号线的GND再与其他设备形成供地模式的通信，这种共地模式传输容易产生干扰，并且抗干扰性能也比较弱。所以差分通信、支持多机通信、抗干扰强的RS485就被广泛的使用了。

理论篇

在485之前工业上有种常用的通信方式就是RS232，其特征如下：
1）RS-232串口通信最远距离是50英尺；
2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps
3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V
但是由于其抗干扰能力差、电压较高，与其他电路连接不方便、通信距离短、不支持多机通信，随之而来485就慢慢应用来了

1 差分通信：我们知道如果在一根线上像传输数据就是高低电平代表0和1进行传输，差分通信就是用两个线的正负压差来代表0和1进行数据传输。以两线之间的压差为+(0.2-6)V来表示逻辑1，以两线之间的压差为-(0.2-6)V来表示逻辑0，其设计可以有效的抑制共模干扰，在工业上干扰较强的复杂环境中又较广泛的用途。所以，485通信肯定时半双工的了。
2 RS485通信最大的传输速度可以达到10Mb/s以上，传输距离可以达到1200米左右。(但是速度和距离是成反比的，10 米时， RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps，在 1200m 时，传输速度可达 100Kbps。)

&e msp; MAX485典型应用电路原理图
MAX485 是美信(Maxim)推出的一款常用 RS485 转换器。这里1、4、5、6、7、8接线就不赘述了，主要介绍一下方向引脚2、3引脚。2 脚和 3 脚是方向引脚，其中 2 脚是低电平使能接收器，3 脚是高电平使能输出驱动器，我们把这两个引脚连到一起，平时不发送数据的时候，保持这两个引脚是低电平，让 MAX485 处于接收状态，当需要发送数据的时候，把这个引脚拉高，发送数据，发送完毕后再拉低这个引脚就可以了。为了提高 RS485 的抗干扰能力，需要在靠近 MAX485 的 A 和 B 引脚之间并接一个电阻，这个电阻阻值从 100欧到 1K 都是可以。

但是，我们实际使用收发时要专门用一个IO口来控制方向2、3引脚，这样就会很不方便有没有！！！所以一般电路中我们都是使用自收发电路。
(自动收发电路，就是不用单片机引脚CTRL，当数据进来的时候，数据会自动通过RXD到单片机，当需要发送数据时，自动通过TXD发送出去。也就是只需要连接单片机的RXD和TXD引脚就可以，无需用单片机引脚连接485芯片的DE RE引脚。)

典型的自收发的485通信电路
接收：默认没有数据时，TX为高电平，三极管导通，RE为低电平使能，RO收数据有效，MAX485为接收态。
发送：发送数据时，TX会先有一个下拉的电平（起始位-由高向低），表示开始发送数据，此时三极管截止，DE为高电平发送使能。当发送数据“0”时，由于DI接口相当于接地，此时数据“0”就会传输到AB扣，A-B<0，则传输“0”，完成低电平传输，当发送“1”时，此时三极管导通，按理说RO会使能，此时由于还处于发送数据中，这种状态下MAX485处于高阻太，此时的状态通过A上来，B下拉电阻决定，此时A-B>0传输“1”，完成高电平的传输。

实战篇

实战部分博主想补充一下工业中485通信经常采用Modbus协议。这里简单的介绍一下。
多机通信：首先485通信可以进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器，从现有的RS485芯片来看，有可以挂32、64、128、256等不同个设备的驱动器。
Modbus协议特点：Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信，已经成为一种工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。这种协议定义了一种控制器能够认识使用的数据结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了控制器请求访问其他设备的过程，如何回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误记录，它制定了通信数据的格局和内容的公共格式。
在进行多机通信的时候，Modbus协议规定每个控制器必须要知道他们的设备地址，识别按照地址发送过来的数据，决定是否要产生动作，产生何种动作，如果要回应，控制器将生成的反馈信息用Modbus协议发出。

图片来自水印
Modbus有下列三种通信方式：

以太网，对应的通信模式是MODBUS TCP。
异步串行传输（各种介质如有线RS-232-/422/485/；光纤、无线等），对应的通信模式是MODBUS RTU或MODBUS ASCII。
高速令牌传递网络，对应的通信模式是Modbus PLUS。

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