【導讀】通訊問(wèn)題，和交通問(wèn)題一樣，也有高速、低速、擁堵、中斷等等各種情況。如果把串口通訊比做交通，UART比作車(chē)站，那么一幀的數據就好比汽車(chē)。汽車(chē)跑在路上，要遵守交通規則。如果是市內，一般限速30、40,而高速公路則可以到120。而汽車(chē)走什么路，限速多少，就要看協(xié)議怎么規定了。常見(jiàn)的串口協(xié)議有RS-232、RS-422、RS-485等，他們之間有何細微差別？下面我們就一起來(lái)探討一下。
一、UART是什么
UART是通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱(chēng)作UART，是一種異步收發(fā)傳輸器,是設備間進(jìn)行異步通信的關(guān)鍵模塊。UART負責處理數據總線(xiàn)和串行口之間的串/并、并/串轉換，并規定了幀格式；通信雙方只要采用相同的幀格式和波特率，就能在未共享時(shí)鐘信號的情況下，僅用兩根信號線(xiàn)（Rx 和Tx）就可以完成通信過(guò)程，因此也稱(chēng)為異步串行通信。
若加入一個(gè)合適的電平轉換器，如SP3232E、SP3485，UART 還能用于RS-232、RS-485 通信，或與計算機的端口連接。UART 應用非常廣泛，手機、工業(yè)控制、PC 等應用中都要用到UART。
UART使用的是 異步，串行通信。
串行通信是指利用一條傳輸線(xiàn)將資料一位位地順序傳送。特點(diǎn)是通信線(xiàn)路簡(jiǎn)單，利用簡(jiǎn)單的線(xiàn)纜就可實(shí)現通信，降低成本，適用于遠距離通信，但傳輸速度慢的應用場(chǎng)合。
異步通信以一個(gè)字符為傳輸單位，通信中兩個(gè)字符間的時(shí)間間隔多少是不固定的，然而在同一個(gè)字符中的兩個(gè)相鄰位間的時(shí)間間隔是固定的。
數據傳送速率用波特率來(lái)表示，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數。例如數據傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位（1個(gè)起始位，7個(gè)數據位，1個(gè)校驗位，1個(gè)結束位），則其傳送的波特率為10×120＝1200字符/秒＝1200波特。
數據通信格式如下圖：
其中各位的意義如下：
起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”信號，表示傳輸字符的開(kāi)始。
數據位：可以是5~8位邏輯”0”或”1”。如ASCII碼（7位），擴展BCD碼（8位）。小端傳輸
校驗位：數據位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)
停止位：它是一個(gè)字符數據的結束標志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。
空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當前線(xiàn)路上沒(méi)有資料傳送。
注：異步通信是按字符傳輸的，接收設備在收到起始信號之后只要在一個(gè)字符的傳輸時(shí)間內能和發(fā)送設備保持同步就能正確接收。下一個(gè)字符起始位的到來(lái)又使同步重新校準（依靠檢測起始位來(lái)實(shí)現發(fā)送與接收方的時(shí)鐘自同步的）
二、RS-232標準
RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫(xiě)，232為標識號。RS-232是對電氣特性以及物理特性的規定，只作用于數據的傳輸通路上，它并不內含對數據的處理方式。需要說(shuō)明一下,很多人經(jīng)常把RS-232、RS-422、RS-485 誤稱(chēng)為通訊協(xié)議,這是很不應該的，其實(shí)它們僅是關(guān)于UART通訊的一個(gè)機械和電氣接口標準（頂多是網(wǎng)絡(luò )協(xié)議中的物理層面）。
該標準規定采用一個(gè)25 個(gè)腳的DB-25 連接器，對連接器的每個(gè)引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。后來(lái)IBM的PC 機將RS-232 簡(jiǎn)化成了DB-9 連接器，從而成為今天的事實(shí)標準。而工業(yè)控制的RS-232 口一般只使用RXD（2）、TXD（3）、GND（5） 三條線(xiàn)。
早期由于PC都帶有RS-232接口，所以我們需要使用UART時(shí)，都選擇RS-232。但是現在個(gè)人電腦，不光是筆記本，包括臺式機都不再帶有RS-232的接口，大家看到電腦主板上面沒(méi)有DB9的接口。所以現在開(kāi)發(fā)板都選擇TTL的UART，或者直接UART轉USB做在開(kāi)發(fā)板上。
嵌入式里面說(shuō)的串口，一般是指UART口， 但是我們經(jīng)常搞不清楚它和COM口的區別, 以及RS232, TTL等關(guān)系, 實(shí)際上UART,COM指的物理接口形式(硬件), 而TTL、RS-232是指的電平標準(電信號).
UART有4個(gè)pin（VCC, GND, RX, TX）, 用的TTL電平, 低電平為0(0V)，高電平為1（3.3V或以上）。
三、RS-485/ RS-422標準
RS-232接口可以實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現聯(lián)網(wǎng)功能。于是，為了解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)新的標準RS-485產(chǎn)生了。RS-485的數據信號采用差分傳輸方式，也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為A，另一線(xiàn)定義為B。
通常情況下，發(fā)送驅動(dòng)器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負電平在-2～6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的。
RS-422 的電氣性能與RS-485完全一樣。主要的區別在于：RS-422 有4 根信號線(xiàn)：兩根發(fā)送、兩根接收。由于RS-422 的收與發(fā)是分開(kāi)的所以可以同時(shí)收和發(fā)（全雙工），也正因為全雙工要求收發(fā)要有單獨的信道，所以RS-422適用于兩個(gè)站之間通信，星型網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)，不可用于總線(xiàn)網(wǎng)；RS-485 只有2 根信號線(xiàn)，所以只能工作在半雙工模式，常用于總線(xiàn)網(wǎng)。
1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。
2. RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps 。
3. RS-485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。
4. RS-485最大的通信距離約為1219M，最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長(cháng)的距離，需要加485中繼器。RS-485總線(xiàn)一般最大支持32個(gè)節點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達到128個(gè)或者256個(gè)節點(diǎn)，最大的可以支持到400個(gè)節點(diǎn)。
1 RS-423 非平衡串行通信接口
結構、信號電平、傳輸距離、傳輸速率、接口芯片
2 RS-422 平衡型串行通信接口
結構、信號電平、接口芯片，MC3486、MC3487、SN75154，SN75155
傳輸速率、傳輸距離
3 RS-485 串行通信總線(xiàn)
結構、信號電平、接口芯片 MAX485
傳輸速率、傳輸距離，應用實(shí)例
由于RS-232 接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：
（1） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路芯片，又因為232電平與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接；
（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps?，F在由于采用了新的UART芯片，波特率達到115.2Kbps（1.832M/16）；
（3） 接口使用一根信號線(xiàn)和一根信號返回線(xiàn)而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱；
（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 米，實(shí)際上也只能用在15 米左右；
（5） RS-232 只容許一對一的通信，沒(méi)有考慮構成串行總線(xiàn)。(這點(diǎn)很重要，在很多控制場(chǎng)景，是一控多，如果主設備都需要跟從設備點(diǎn)對點(diǎn)通信，那現場(chǎng)布線(xiàn)成蜘蛛網(wǎng)了)
非平衡型串行通信接口RS-423，RS-449
平衡型串行通信接口RS-422
RS-422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh計算機的串口連接標準。RS-422使用差分信號，RS-232使用非平衡參考地的信號。差分傳輸使用兩根線(xiàn)發(fā)送和接收信號，對比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。
四、RS-232與RS-485對比
1、抗干擾性：RS485 接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾性好。RS232 接口使用一根信號線(xiàn)和一根信號返回線(xiàn)而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾。
2、傳輸距離：RS485 接口的最大傳輸距離標準值為 1200 米（9600bps 時(shí)），實(shí)際上可達 3000 米。RS232 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為 50 米，實(shí)際上也只能用在 15 米左右。
3、通信能力：RS-485 接口在總線(xiàn)上是允許連接多達128個(gè)收發(fā)器，用戶(hù)可以利用單一的 RS-485 接口方便地建立起設備網(wǎng)絡(luò )。RS-232只允許一對一通信。
4、傳輸速率：RS-232傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為 20Kbps。RS-485 的數據最高傳輸速率為 10Mbps 。
5、信號線(xiàn)：RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò )，一般只需二根信號線(xiàn)。RS-232 口一般只使用 RXD、TXD、GND 三條線(xiàn) 。
6、電氣電平值：RS-485的邏輯"1"以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為+（2-6） V 表示；邏輯"0"以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為-（2-6）V 表 示 。在 RS-232-C 中任何一條信號線(xiàn)的電壓均為負邏輯關(guān)系。即：邏輯"1"，-5- -15V；邏輯"0 " +5- +15V 。
五、RS-422與RS-485對比
RS-485的電氣性能與RS-422完全一樣。主要的區別在于：
1、RS-422 有4 根信號線(xiàn)：兩根發(fā)送（Y、Z）、兩根接收（A、B）。由于RS-422 的收與發(fā)是分開(kāi)的所以可以同時(shí)收和發(fā)（全雙工）。
2、RS-485 只有兩根數據線(xiàn)：發(fā)送和接收都是A 和B。由于RS-485 的收與發(fā)是共用兩根線(xiàn)，所以不能同時(shí)收和發(fā)（半雙工）。
RS-485標準采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數據收發(fā)器來(lái)驅動(dòng)總線(xiàn)，具體規格要求：
接收器的輸入電阻RIN≥12kΩ
驅動(dòng)器能輸出±7V的共模電壓
輸入端的電容≤50pF
在節點(diǎn)數為32個(gè)，配置了120Ω的終端電阻的情況下，驅動(dòng)器至少還能輸出電壓1.5V（終端電阻的大小與所用雙絞線(xiàn)的參數有關(guān)）
接收器的輸入靈敏度為200mV（即（V+）-（V-）≥0.2V，表示信號“0”；（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信號“1”）
因為RS-485的遠距離、多節點(diǎn)（32個(gè)）以及傳輸線(xiàn)成本低的特性，使得EIA RS-485成為工業(yè)應用中數據傳輸的首選標準。
（1） RS-485 的電氣特性：發(fā)送端：邏輯“0”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差+（2 ~6）V 表示；邏輯“1”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差-（2 ~6）V 表示。接收端：A 比B 高200mV 以上即認為是邏輯“0”，A 比B 低200mV 以上即認為是邏輯“1”；
（2） RS-485 的數據最高傳輸速率為10Mbps。但是由于RS-485 常常要與PC 機的RS-232 口通信，所以實(shí)際上一般最高115.2Kbps。又由于太高的速率會(huì )使RS-485 傳輸距離減小，所以往往為9600bps 左右或以下；
（3） RS-485 接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾性好；
（4） RS-485 接口的最大傳輸距離標準為1200 米（9600bps 時(shí)），實(shí)際上可達3000米，RS-485 接口在總線(xiàn)上是容許連接多達128 個(gè)收發(fā)器、即RS-485 具有多機通信功能，這樣用戶(hù)可以利用單一的RS-485 接口方便的建立起網(wǎng)絡(luò )。因為RS-485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò )，一般只需二根信號線(xiàn)，所以RS-485 接口均采用雙絞線(xiàn)傳輸。RS-485 的國際標準并沒(méi)有規定RS-485 的接口連接器標準、所以采用接線(xiàn)端子或者DB-9、DB-25 等連接器都可以。
在使用RS-485 接口時(shí)，對于特定的傳輸線(xiàn)徑，從發(fā)生器到負載其數據信號傳輸所容許的最大電纜長(cháng)度是數據信號速率的函數，這個(gè)長(cháng)度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。最大電纜長(cháng)度與信號速率的關(guān)系曲線(xiàn)是使用24AWG 銅芯雙絞電話(huà)電纜（線(xiàn)徑為0.51mm），線(xiàn)間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100 歐時(shí)所得出的。（引自GB11014-89 附錄A）。當數據信號速率降低到90Kbit/S 以下時(shí)，假定最大容許的信號損失為6dBV 時(shí)，則電纜長(cháng)度被限制在1200m。實(shí)際上，在實(shí)用時(shí)是完全可以取得比它大的電纜長(cháng)度。當使用不同線(xiàn)徑的電纜，則取得的最大電纜長(cháng)度是不相同的。例如：當數據信號速率為600Kbit/S 時(shí)，采用24AWG 電纜，最大電纜長(cháng)度是200m，若采用19AWG電纜（線(xiàn)徑為0.91mm）則電纜長(cháng)度將可以大于200m；若采用28AWG 電纜（線(xiàn)徑為0.32mm），則電纜長(cháng)度只能小于200m。
RS-485的遠距離通信建議采用屏蔽電纜，并且將屏蔽層作為地線(xiàn)。
六、影響RS-485總線(xiàn)通訊速度和通信可靠性的三個(gè)因素
1、在通信電纜中的信號反射
在通信過(guò)程中，有兩種信號因素導致信號反射：阻抗不連續和阻抗不匹配。
阻抗不連續，信號在傳輸線(xiàn)末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒(méi)有，信號在這個(gè)地方就會(huì )引起反射，如圖所示。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。
從理論上分析，在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻，就再也不會(huì )出現信號反射現象。但是，在實(shí)現應用中，由于傳輸電纜的特性阻抗與通訊波特率等應用環(huán)境有關(guān)，特性阻抗不可能與終端電阻完全相等，因此或多或少的信號反射還會(huì )存在。
引起信號反射的另一個(gè)原因是數據收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現在通訊線(xiàn)路處在空閑方式時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據混亂。
信號反射對數據傳輸的影響，歸根結底是因為反射信號觸發(fā)了接收器輸入端的比較器，使接收器收到了錯誤的信號，導致CRC校驗錯誤或整個(gè)數據幀錯誤。
在信號分析，衡量反射信號強度的參數是RAF（Refection AttenuationFactor反射衰減因子）。它的計算公式如式（1）。
RAF=20lg(Vref/Vinc) （1）
式中：Vref—反射信號的電壓大??；Vinc—在電纜與收發(fā)器或終端電阻連接點(diǎn)的入射信號的電壓大小。
具體的測量方法如圖3所示。例如，由實(shí)驗測得2.5MHz的入射信號正弦波的峰-峰值為+5V，反射信號的峰-峰值為+0.297V，則該通訊電纜在2.5MHz的通訊速率時(shí)，它的反射衰減因子為：
RAF=20lg(0.297/2.5)=-24.52dB
要減弱反射信號對通訊線(xiàn)路的影響，通常采用噪聲抑制和加偏置電阻的方法。在實(shí)際應用中，對于比較小的反射信號，為簡(jiǎn)單方便，經(jīng)常采用加偏置電阻的方法。在通訊線(xiàn)路中，如何通過(guò)加偏置電阻提高通訊可靠性的原理。
2、在通訊電纜中的信號衰減
第二個(gè)影響信號傳輸的因素是信號在電纜的傳輸過(guò)程中衰減。一條傳輸電纜可以把它看出由分布電容、分布電感和電阻聯(lián)合組成的等效電路，如圖所示。
電纜的分布電容C主要是由雙絞線(xiàn)的兩條平行導線(xiàn)產(chǎn)生。導線(xiàn)的電阻在這里對信號的影響很小，可以忽略不計。信號的損失主要是由于電纜的分布電容和分布電感組成的LC低通濾波器。PROFIBUS用的LAN標準型二芯電纜（西門(mén)子為DP總線(xiàn)選用的標準電纜），在不同波特率時(shí)的衰減系數如表1所示。
電纜的衰減系數
3、在通訊電纜中的純阻負載
影響通訊性能的第三個(gè)因素是純阻性負載（也叫直流負載）的大小。這里指的純阻性負載主要由終端電阻、偏置電阻和RS-485收發(fā)器三者構成。
在敘述EIA RS-485規范時(shí)曾提到過(guò)RS-485驅動(dòng)器在帶了32個(gè)節點(diǎn)，配置了150Ω終端電阻的情況下，至少能輸出1.5V的差分電壓。一個(gè)接收器的輸入電阻為12kΩ，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的等效電路如圖5所示。按這樣計算，RS-485驅動(dòng)器的負載能力為：
RL=32個(gè)輸入電阻并聯(lián)2個(gè)終端電阻=（（12000/32）×（150/2））/（12000/32）+（150/2））≈51.7Ω
現在比較常用的RS-485驅動(dòng)器有MAX485、DS3695、MAX1488/1489以及和利時(shí)公司使用的SN75176A/D等，其中有的RS-485驅動(dòng)器負載能力可以達到20Ω。在不考慮其它諸多因素的情況下，按照驅動(dòng)能力和負載的關(guān)系計算，一個(gè)驅動(dòng)器可帶節點(diǎn)的最大數量將遠遠大于32個(gè)。
在通訊波特率比較高的時(shí)候，在線(xiàn)路上偏置電阻是很有必要的。偏置電阻的連接方法如圖6。它的作用是在線(xiàn)路進(jìn)入空閑狀態(tài)后，把總線(xiàn)上沒(méi)有數據時(shí)（空閑方式）的電平拉離0電平，如圖7。這樣一來(lái)，即使線(xiàn)路中出現了比較小的反射信號或干擾，掛接在總線(xiàn)上的數據接收器也不會(huì )由于這些信號的到來(lái)而產(chǎn)生誤動(dòng)作。
通過(guò)下面后例子了，可以計算出偏置電阻的大?。?/div>
終端電阻Rt1=Rr2=120Ω；
假設反射信號最大的峰-峰值Vref≤0.3Vp-p，則負半周的電壓Vref≤0.15V;終端的電阻上由反射信號引起的反射電流Iref≤0.15/(120||120)=2.5mA。一般RS-485收發(fā)器（包括SN75176）的滯后電壓值（hysteresis value）為50mV，即：
（Ibias-Iref）×（Rt1||Rt2）≥50mV
于是可以計算出偏置電阻產(chǎn)生的偏置電流Ibias≥3.33mA
+5V=Ibias(R上拉+R下拉+（Rt1||Rt2）) （2）
通過(guò)式2可以計算出R上拉=R下拉=720Ω
在實(shí)際應用中，RS-485總線(xiàn)加偏置電阻有兩種方法：
（1）把偏置電阻平衡分配給總線(xiàn)上的每一個(gè)收發(fā)器。這種方法給掛接在RS-485總線(xiàn)上的每一個(gè)收發(fā)器加了偏置電阻，給每一個(gè)收發(fā)器都加了一個(gè)偏置電壓。
（2）在一段總線(xiàn)上只用一對偏置電阻。這種方法對總線(xiàn)上存在大的反射信號或干擾信號比較有效。值得注意的是偏置電阻的加入，增加了總線(xiàn)的負載。
七、RS-485總線(xiàn)的負載能力和通訊電纜長(cháng)度之間的關(guān)系
在設計RS-485總線(xiàn)組成的網(wǎng)絡(luò )配置（總線(xiàn)長(cháng)度和帶負載個(gè)數）時(shí)，應該考慮到三個(gè)參數：純阻性負載、信號衰減和噪聲容限。純阻性負載、信號衰減這兩個(gè)參數，在前面已經(jīng)討論過(guò)，現在要討論的是噪聲容限（Noise Margin）。RS-485總線(xiàn)接收器的噪聲容限至少應該大于200mV。前面的論述者是在假設噪聲容限為0的情況下進(jìn)行的。在實(shí)際應用中，為了提高總線(xiàn)的抗干擾能力，總希望系統的噪聲容限比EIA RS-485標準中規定的好一些。從下面的公式能看出總線(xiàn)帶負載的多少和通訊電纜長(cháng)度之間的關(guān)系：
Vend=0.8(Vdriver-Vloss-Vnoise-Vbias)(3)
其中：Vend為總線(xiàn)末端的信號電壓，在標準測定時(shí)規定為0.2V；Vdriver為驅動(dòng)器的輸出電壓（與負載數有關(guān)。負載數在5～35個(gè)之間，Vdriver=2.4V；當負載數小于5，Vdriver=2.5V；當負載數大于35，Vdriver≤2.3V）；Vloss為信號在總線(xiàn)中的傳輸過(guò)程中的損耗（與通訊電纜的規格和長(cháng)度有關(guān)），由表1提供的標準電纜的衰減系數，根據公式衰減系數b=20lg(Vout/Vin)可以計算出Vloss=Vin-Vout=0.6V(注：通訊波特率為9.6kbps，電纜長(cháng)度1km，如果特率增加，Vloss會(huì )相應增大)；Vnoise為噪聲容限，在標準測定時(shí)規定為0.1V；Vbias是由偏置電阻提供的偏置電壓（典型值為0.4V）。
式（3）中乘以0.8是為了使通信電纜不進(jìn)入滿(mǎn)載狀態(tài)。從式（3）可以看出，Vdriver的大小和總線(xiàn)上帶負載數的多少成反比，Vloss的大小和總線(xiàn)長(cháng)度成反比，其他幾個(gè)參數只和用的驅動(dòng)器類(lèi)型有關(guān)。因此，在選定了驅動(dòng)器的RS-495總線(xiàn)上，在通信波特率一定的情況下，帶負載數的多少，與信號能傳輸的最大距離是直接相關(guān)的。具體關(guān)系是：在總線(xiàn)允許的范圍內，帶負載數越多，信號能傳輸的距離就越??；帶負載數據少，信號能傳輸的距離就發(fā)越遠。
八、分布電容對RS-485總線(xiàn)傳輸性能的影響
電纜的分布電容主是由雙絞線(xiàn)的兩條平行導線(xiàn)產(chǎn)生。另外，導線(xiàn)和地之間也存在分布電容，雖然很小，但在分析時(shí)也不能忽視。分布電容對總線(xiàn)傳輸性能的影響，主要是因為總線(xiàn)上傳輸的是基波信號，信號的表達方式只有“1”和“0”。在特殊的字節中，例如0x01，信號“0”使得分布電容有足夠的充電時(shí)間，而信號“1”到來(lái)時(shí)，由于分布電容中的電荷，來(lái)不及放電，(Vin+)—(Vin-)-還大于200mV，結果使接愛(ài)誤認為是“0”，而最終導致CRC校驗錯誤，整個(gè)數據幀傳輸錯誤。具體過(guò)程如圖所示。
由于總線(xiàn)上分布影響，導致數據傳輸錯誤，從而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )性能降低。解決這個(gè)問(wèn)題有兩種方法：
（1）降低數據傳輸的波特率；
（2）使用分布電容小的電纜，提高傳輸線(xiàn)的質(zhì)量。
僅僅用一對雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的A、B端連接起來(lái)，而不對RS-485通信鏈路的信號接地，在某些情況下也可以工作，但給系統埋下了隱患。RS-485接口采用差分方式傳輸信號并不需要對于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測信號系統，只需檢測兩線(xiàn)之間的電位差就可以了。但應該注意的是收發(fā)器只有在共模電壓不超出一定范圍(-7V至+12V)的條件下才能正常工作。當共模電壓超出此范圍，就會(huì )影響通信的可靠直至損壞接口。如圖1所示，當發(fā)送器A向接收器B發(fā)送數據時(shí)，發(fā)送器A的輸出共模電壓為VOS，由于兩個(gè)系統具有各自獨立的接地系統存在著(zhù)地電位差VGPD，那么接收器輸入端的共模電壓就會(huì )達到VCM=VOS+VGPD。RS-485標準規定VOS≤3V，但VGPD可能會(huì )有很大幅度(十幾伏甚至數十伏)，并可能伴有強干擾信號致使接收器共模輸入VCM超出正常圍，在信號線(xiàn)上產(chǎn)生干擾電流影響正常通信，或損壞設備。
總結：
串口是一種非常通用的設備接口，是儀器儀表設備常用的通信接口，常用于遠程采集設備數據或者實(shí)現遠程控制。串口的開(kāi)發(fā)也比較簡(jiǎn)單，是很多工程師最喜歡的接口之一。
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