串口通信基础知识课件

Confidential串口信号串口流控串口效能串口保护串行通信基础知识Confidential串口信号串行通信基础知识1Confidential串口信号RS-232RS-422/485Confidential串口信号RS-232RS-422/42Confidential串行通信的基本概念串行通信资料是一个bit

一个bit地送出,且每个bit表示不是0就是11

bitConfidential串行通信的基本概念串行通信资料是一个3Confidential234567812345678并行通信的基本概念

一次发送和接收多个Bit,

传输一次就可以完成

一个

Byte的容量。传输的效率高

1bit11bit1bit1bit

1bit

1bit

1bit

1bitConfidential212并行通信的基本概念11bit14串行通信并行通信通信距离远近搞干扰能力高低传输速度慢快成本低高Confidential串行通信

VS

并行通信串行通信并行通信通信距离远近搞干扰能力高低传输速度慢快成本低5数据帧长度

如果N,

8,

1:

数据帧长度为

10

位

如果E,

7,

2:

数据帧长度为

10

位

Confidential串行通讯数据格式

起始位:

总是

“1”

数据位:

5,

6,

7,

8

位

校验:

None,

Odd,

Even,

Space,

Mark

停止位:

1,

1.5(数据位

=5),

2

位15,

6,

7,

81,

1.5,

21Unit:

bitDataStartParityStop数据帧长度串行通讯数据格式15,6,7,81,1.56ConfidentialRS232由电子工业协会（EIA）制订并发布工业标准，RS-232标准在1962年发布，保证不同厂家产品之间的兼容。RS-232-C

接口（又称EIA

RS-232-C

）是目前最常用的一种串行通讯接口。RS-232

作用:

在串行通讯时，要求通讯双方都采用统一的标准接口，使不同的设备进行通讯。ConfidentialRS232由电子工业协会（EIA）制7RXD、TXD、GND

三条线。

Confidential

DB25RS-232-C

发展

用于串行通讯的标准。

•

规定采用一个25

个脚的DB-25

连接器

•

对连接器的每个引脚的信号加以规定

•

对各种信号的电平加以规定。

IBM

将RS232

简化成了DB-9

连接器

工业控制的RS-232

一般只使用DB9RXD、TXD、GND三条线。 DB25DB98电气特性、逻辑电平

EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能

都作了规定。•••••在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V

逻辑0=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V

Confidential电气特性、逻辑电平•在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-19……ConfidentialUART并行TTL5V

0VRS-232

信号传输收发器D0D7StopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop0V5VRS-232+12V

-12VStopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop-12V+12VTxRx……ConfidentialUART并行TTL5VRS-2310ConfidentialRS-232信号传输及信号波形ConfidentialRS-232信号传输及信号波形11ConfidentialRS-232

接口信号定义：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定义相反）最高速率：115200bpsConfidentialRS-232接口信号定义：TXD、12典型应用:

PC

+

交叉电缆

+

PC短接DCD信号和DSR

信号，确保所有应用程序工作，比如架装服务器的控制台端口。

ConfidentialRS-232

连接类型

I

RS-232

信号接线DTE

信号

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DTE信号

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSRDCDGND典型应用:PC+交叉电缆+PCRS-232连接类13RS-232

连接类型

II

RS-232

信号典型应用:

PC

+

直连电缆

+

ModemDCE

设备上的DCD信号一般用作输出信号

Confidential接线DTE

信号

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DCE

信号

RxD

TxD

CTS

RTSDSR

DTRDCDGNDRS-232连接类型II典型应用:PC+直连电缆14Confidential串口信号RS-232RS-422/485Confidential串口信号RS-232RS-422/415ConfidentialRS-232

VS

RS-422RS-232通信距离短RS-232通信速率低提出RS-422定义了一种平衡通信接口，数据信号采用差分传输方式，它使用二对双绞线，将一对中一根定义为A，另一根定义为BConfidentialRS-232VSRS-422RS16ConfidentialRS-422电气特性发送驱动器A、B之间的电压差•

正电平在+200mv～+6V，是一个逻辑状态•

负电平在-200mv～-6V，是另一个逻辑状态ConfidentialRS-422电气特性发送驱动器A、B17ConfidentialRS-422信号收、发端通过平衡双绞线将Txd+与Rxd+

、Rxd-与Txd-对应相连•

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MOXA定义

B为信号正A为信号负|A-B|>200mvConfidentialRS-422信号收、发端通过平衡双绞18ConfidentialRS-422

特性RS-422传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速率低于100kb/s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、平衡传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：2、10(广播)线缆类型：4线或8线(带握手信号)+GNDConfidentialRS-422特性RS-422传输速19ConfidentialRS-422

优势与不足RS-422优势•

传输距离远•

传输速率高•

不易受到干扰RS-422不足•

点对多点方式只能单向通讯ConfidentialRS-422优势与不足RS-42220RS485

EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准••••多点双向通讯能力增加发送器的驱动能力和冲突保护特性扩展了总线共模范围命名为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。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：32、256(加中继器)线缆类型：2线+GND

ConfidentialRS485•多点双向通讯能力由于EIA提出的建议标准都是以“21(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)<-0.2V低……ConfidentialUART并行TTLRS-422/485

信号

差分信号

5V收发器D0D7DataStopParity

0VStartRS-422/485DataStopParityStartTxBTxA(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+No22ConfidentialRS485信号定义4-WireTxDA(-)

TxDB(+)

RxDB(+)

RxDA(-)

GND2-WireDataB(+)

DataA(-)

GNDConfidentialRS485信号定义4-WireTxD23Confidential2线与4线传输Confidential2线与4线传输24信号TxA接线120Ω120Ω信号RxATxBRxBRxATxARxBTxBGNDGNDConfidential接线：

4

线全双工优势1.

抗干扰能力强2.

传输距离长

(可达

1.2公里)3.

支持点对点和多站通讯方式RS-422

信号信号接线信号TxBRxBRxATxARxBTxBGNDGND25ConfidentialRS-422

拓扑结构

I

点对点Moxa

CI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCConfidentialRS-422拓扑结构IMoxa26ConfidentialRS-485

信号RS-422的增强方式与

RS-422兼容接线•

点对点•

2

线半双工，菊链式连接•

4

线全双工，菊链式连接ConfidentialRS-485信号RS-422的增强27RS-4224-线RS-4852-线RS-485传输类型全双工全双工半双工连接类型点对点多站多站数据流控无RTS控制或ADDC控制RTS控制或ADDC控制可连接设备数32节点32节点32节点ConfidentialRS-422

vs.

RS-485RS-4224-线RS-4852-线RS-485传输类型全双28RS-485

拓扑结构

I

点对点Moxa

CI-134PLCData-(A)Data-(A)Data+(B)

120ΩData+(B)

120Ω

终端电阻ConfidentialRS-485拓扑结构IMoxaCI-134PLCDat29RS-485

拓扑结构

II

2

线半双工

Data+(B)

120Ω

Data-(A)

Moxa

CI-134120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)

最大1.2公里，32节点ConfidentialRS-485拓扑结构II120ΩPLCPLCPLCPLC30特点1.距离可达1.2公里2.抗干扰能力强3.低接线成本4.同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.低成本缺点1.用户自定义软件协议2.软件开发相对复杂3.软件处理碰撞ConfidentialRS-485

拓扑结构

II2

线半双工特点1.距离可达1.2公里优点1.低成本缺点1.用户自定义软31RS-485

拓扑结构

III

4

线全双工

Tx+(B)

Tx-(A)

Rx+(B)Rx-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……DE-211Note:1.

Tx-(A)2.

Tx+(B)3.

Rx-(A)4.

Rx+(B)12

34

最大1.2公里，32节点ConfidentialRS-485拓扑结构IIIRx-(A)120Ω120ΩP32特点1.距离可达1.2公里2.抗干扰能力强3.同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.无碰撞发生2.易于编程缺点1.接线成本比2线制RS-485高ConfidentialRS-485

拓扑结构

III4

线全双工特点1.距离可达1.2公里优点1.无碰撞发生缺点1.接线成本33ConfidentialRS-422

&

RS-485接线RS-422可支持10个节点，RS-485可支持32个节点拓扑一般采用总线型结构,不支持环形或星形网络在构建网络时应注意以下几点:１、采用双绞线作总线,将各个节点串接起来如下的连接方式:a,b,c

为错误连接;d,e,f为正确连接方式.２、注意总线阻抗匹配,否则就会发生信号的反射ConfidentialRS-422&RS-485接线R34ConfidentialRS-485

数据流方向控制什么是数据流方向控制

?•

在一个时间只允许一个设备发送•

如果流控信号时序不对，整个RS-485

网络将不能正常工作流控的方式•

1.

传统的RTS控制-

内部电路使用

RTS信号来决定发送和接收-

无数据发送时，RTS信号处于清除状态，此时收发器处于监听模式-

当有数据发送时设置RTS信号，

同时断开监听模式-

当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式-

RTS

状态由用户软件控制ConfidentialRS-485数据流方向控制什么是数35ADDC

(自动数据流控)

ADDC™

2线RS-485通过硬件准确的切换数据收发状态

ADDC™是我们的专利技术

1.

没按键时,

处于监听状态;

(数据接收状态)

2.

判断当前频率是否有信号?

(检查线路上是否有数据)

3.

确认当前频率空闲,

按键讲话对方可以听到;

(线中上没有数据,

切换状态到数据发送)4.

话讲完后,

松开按键,

回到监听状态;

(数据接收状态)

ConfidentialABADDC(自动数据流控)4.话讲完后,松开按键,回到36ConfidentialADDC

(自动数据流控)当使用2线RS485时,最重要的就是要确认数据收发状态.由于RS485-2W界面的一些限制,只有一个节点(在一根2线RS485总线上)可以在任何时候传输信号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关闭.有两种方法可以切换数据收发状态.一种是通过软件人为用RTS信号控制,另一种是用ADDCADDC可以通过硬件准确地切换数据收发状态,有效地把用软件控制的复杂时序控制简单化.ConfidentialADDC(自动数据流控)当使用2线37ADDCNoADDC操作方式硬件判断线路上是否有数据软件处理数据流向CPU点用率不占用占用软件复杂度无高通信效能高低ConfidentialADDC

vs

No

ADDCADDCNoADDC操作方式硬件判断线路上是否有数据软件处理38接口RS-232RS-422RS-485最大距离(标准)准)15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距离(Moxa实验室测量结果果))100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通电缆，点对点方式1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通电缆,多站方式，32节点Confidential传输距离距离

–

EIA标准/

实测性能接口RS-232RS-422RS-485最大距离15M1.239类型RS-232RS-422RS-4854线RS-4852线信号类型单端差分差分差分通讯方式全双工全双工全双工半双工距离15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信号定义TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接线成本高(8线)中等(5线)中等(5线)低(3线)连接设备数两台两台或十台32台32台抗干扰能力弱强强强故障诊断容易难难难ConfidentialRS-232

&

RS-422

&

RS-485

比较类型RS-232RS-422RS-4854线RS-4852线40Confidential电气参数表Confidential电气参数表41Confidential串口流控流控硬件流控软件流控Confidential串口流控流控硬件流控42ConfidentialFlow

Control使对方设备暂停数据发送的方法数据还没处理完暂停发送数据ConfidentialFlowControl使对方设备暂43ConfidentialFlow

Control流控是用来在两个数据传输速度不同的设备中控制数据流量的技术（如PLC和RS-232界面连接）。流控的数据流控制功能确保2台设备互相通讯，避免数据丢失。软件方法:XON/XOFF硬件方法:RTS/CTSConfidentialFlowControl流控是用来在44优点1.无数据丢失2.减少软件控制工作3.适合于二进制数据和ASCII数据缺点1.接线成本相对较高2.与RS-422和RS-485的软件不兼容应用技巧选择16C550C芯片，使用硬件流控，确保100%数据不丢失PC

2

RTSCTS

Rx

TxPC

1

RTS

CTS

Tx

Rx*

RTSstop

to

transmit

data.

Confidential硬件流控优点1.无数据丢失缺点1.接线成本相对较高应用技巧选择16C45优点1.接线成本低2.适合各种通讯方式,包括RS-422/485缺点1.结果与两个设备的处理速度有关，不能杜绝数据丢失现象发生。2.结果与两个设备的FIFO大小有关3.性能相对较低4.不适合二进制数据传输应用技巧1.确保两个设备的FIFO大小相同2.当发生数据丢失时，先降低数据传输的波特率。Confidential软件流控TxRx

X4.

停止发送PC

1

RxPC

21.

Xon3.

Xoff2.

开始发送Tx优点1.接线成本低缺点1.结果与两个设备的处理速度有关，不能46硬件流控软件流控方式硬件线路软件数据做法RTS/CTSXoff/Xon效率高低可靠性高低Confidential硬件流控

vs

软件流控MOXA的产品都支持硬件流控和软件流控.硬件流控软件流控方式硬件线路软件数据做法RTS/CTSXof47Confidential串口效能FIFOMU860ThroughputConfidential串口效能FIFOMU860Throu48ConfidentialFIFO

FIFO(先进先出)串口数据收发的缓冲区DataDataDataCPUDataDataDataCPUDataDataDataDataDataDataData16Byte

FIFO128Byte

FIFO占用CPU的频率大不一样ConfidentialFIFODataDataDataCP49ConfidentialFIFOFIFO是用来描述缓存的特定术语，

FIFO缓存根据数据接收的顺序来发送数据，并用来降低处理芯片UART(如用在串口通讯的16C550C)的负载First

In

Last

OutConfidentialFIFOFIFO是用来描述缓存的特定50ConfidentialUART(MU860)UART芯片控制串口通讯设备的数据传送与接收。它把RS-232/422/485中的串行数据转换成并行数据传给PCMU

860-自主研发的专用串口通信芯片集成8Port

URAT

&

PCI

BridgeConfidentialUART(MU860)UART芯片控51Confidential0%20%40%60%80%100%

超级引擎MU860

高数据吞吐率

128Byte

FIFO

CPU

Loading

16byte

FIFO

64byte

FIFO128byte

FIFOConfidential0%20%40%60%80%100%52ConfidentialThroughput(数据吞吐量)吞吐量是指数据传输的效能，它是一段时间内实际上传输了多少字符的标准。吞吐量的提升要依靠于CPU、内存、相互通讯的设备的效能，测量方法也同样依靠操作系统的效能。吞吐量通常的单位也是bps（位每秒）。Moxa的Universal

PCI(8port)超过700

Kbps数据吞吐量，效能全球第一Moxa的Universal

PCI(4port)超过800

Kbps数据吞吐量，效能全球第一ConfidentialThroughput(数据吞吐量)吞53CP-132UV2SUNIXPCI4037AMulti-I/OAdapterJPPCI2RS232SerialCard9600bps953Bytes/s@0%959Bytes/s@0%959Bytes/s@30%115200bps11405Bytes/s@0%11361Bytes/s@2%11518Bytes/s@31%230400bps21886Bytes/s@0%22722Bytes/s@3%23040Bytes/s@31%460800bps43735Bytes/s@1%45445Bytes/s@16%46040Bytes/s@30%921600bps87376Bytes/s@26%74924Bytes/s@31%92145Bytes/s@31%Confidential卡片通信效能对比Throughput

(Bytes/s)

&

CPU

Usage

(average)注:

此测试中的数据源自

PCOMM

Pro

Performance

Analyzer程序;CP-132UV2SUNIXPCI4037AJPPCI2RS54Confidential接口保护ESDSurgeIsolation

ProtectionConfidential接口保护ESDSurgeIsolat55ConfidentialESD保护ESD

(Electro

Static

Discharge)

静电放电现象ESD保护

即为静电放电保护静电无处不在,

防为上策ConfidentialESD保护ESD(Electro56Confidential1ms2ms0Surge

Protection

浪涌保护

浪涌(Surge

也叫突波),

是超出正常工作电压的瞬间过电压.

1000v5vConfidential1ms2ms0SurgeProte57ConfidentialSurge

Protection浪涌保护原理因闪电、静电放电及其他形式产生的瞬间强电压，或周围磁场突变感应到信号连接线路的一种异常电压，在接口接收处加保护措施以防止设备內部元件烧坏.ESD

vs.

EFTESD(静电保护)：这是一个发生在时间很短，但电压很高电流较小的异常情況EFT(连续性恒定异常电压保护)

:

这是一种受到一段恒定连续电压的干扰保护,电压不及ESD高,但時間較長.所以能量也很大.ConfidentialSurgeProtection原理58浪涌保护ESD保护抗冲击电压低高抗冲击时间长短出现冲击的机率少多成本高低Confidential浪涌保护

vs

ESD保护注:

我们的绝大多数产品的串口都支持15KV的ESD保护.浪涌保护ESD保护抗冲击电压低高抗冲击时间长短出现冲击的机率59发光器件感光器件DataData光电隔离保护

用光的方式把信号隔离开

光电隔离元件

光信号

PCB

BoardConfidential发光器件感光器件DataData光电隔离保护 PCBBoa60Confidential光电隔离保护

-

Isolation

Protection原理由于电线两端的地电压不同，长距离连接的通讯设备会因电压不匹配而造成损坏．隔离保护会在线的两端使用光电隔离元件来保护两端的设备不被损坏．Surge

Protection

vs.

IsolationSurge

:

瞬间异常电压引起的损坏Isolation

:

两端共地不良,EMI及纹波干扰引起的损坏.Confidential光电隔离保护-Isolation61光电隔离的作用

消除两端设备间因地电压差造成的放电RS-485

2线光电隔离

PC的GND电平为

60VGND电平为

0V

1000m

Confidential光电隔离的作用RS-4852线光电隔离 PC的GND电62光电隔离的作用

隔离干扰信号

光电隔离RS-485

2线

Confidential大率功电机强电光电隔离的作用 光电隔离大率功电机强电63ConfidentialMOXA光电隔离器ConfidentialMOXA光电隔离器64ConfidentialThanks!ConfidentialThanks!65Confidential串口信号串口流控串口效能串口保护串行通信基础知识Confidential串口信号串行通信基础知识66Confidential串口信号RS-232RS-422/485Confidential串口信号RS-232RS-422/467Confidential串行通信的基本概念串行通信资料是一个bit

一个bit地送出,且每个bit表示不是0就是11

bitConfidential串行通信的基本概念串行通信资料是一个68Confidential234567812345678并行通信的基本概念

一次发送和接收多个Bit,

传输一次就可以完成

一个

Byte的容量。传输的效率高

1bit11bit1bit1bit

1bit

1bit

1bit

1bitConfidential212并行通信的基本概念11bit169串行通信并行通信通信距离远近搞干扰能力高低传输速度慢快成本低高Confidential串行通信

VS

并行通信串行通信并行通信通信距离远近搞干扰能力高低传输速度慢快成本低70数据帧长度

如果N,

8,

1:

数据帧长度为

10

位

如果E,

7,

2:

数据帧长度为

10

位

Confidential串行通讯数据格式

起始位:

总是

“1”

数据位:

5,

6,

7,

8

位

校验:

None,

Odd,

Even,

Space,

Mark

停止位:

1,

1.5(数据位

=5),

2

位15,

6,

7,

81,

1.5,

21Unit:

bitDataStartParityStop数据帧长度串行通讯数据格式15,6,7,81,1.571ConfidentialRS232由电子工业协会（EIA）制订并发布工业标准，RS-232标准在1962年发布，保证不同厂家产品之间的兼容。RS-232-C

接口（又称EIA

RS-232-C

）是目前最常用的一种串行通讯接口。RS-232

作用:

在串行通讯时，要求通讯双方都采用统一的标准接口，使不同的设备进行通讯。ConfidentialRS232由电子工业协会（EIA）制72RXD、TXD、GND

三条线。

Confidential

DB25RS-232-C

发展

用于串行通讯的标准。

•

规定采用一个25

个脚的DB-25

连接器

•

对连接器的每个引脚的信号加以规定

•

对各种信号的电平加以规定。

IBM

将RS232

简化成了DB-9

连接器

工业控制的RS-232

一般只使用DB9RXD、TXD、GND三条线。 DB25DB973电气特性、逻辑电平

EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能

都作了规定。•••••在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V

逻辑0=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V

Confidential电气特性、逻辑电平•在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-174……ConfidentialUART并行TTL5V

0VRS-232

信号传输收发器D0D7StopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop0V5VRS-232+12V

-12VStopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop-12V+12VTxRx……ConfidentialUART并行TTL5VRS-2375ConfidentialRS-232信号传输及信号波形ConfidentialRS-232信号传输及信号波形76ConfidentialRS-232

接口信号定义：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定义相反）最高速率：115200bpsConfidentialRS-232接口信号定义：TXD、77典型应用:

PC

+

交叉电缆

+

PC短接DCD信号和DSR

信号，确保所有应用程序工作，比如架装服务器的控制台端口。

ConfidentialRS-232

连接类型

I

RS-232

信号接线DTE

信号

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DTE信号

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSRDCDGND典型应用:PC+交叉电缆+PCRS-232连接类78RS-232

连接类型

II

RS-232

信号典型应用:

PC

+

直连电缆

+

ModemDCE

设备上的DCD信号一般用作输出信号

Confidential接线DTE

信号

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DCE

信号

RxD

TxD

CTS

RTSDSR

DTRDCDGNDRS-232连接类型II典型应用:PC+直连电缆79Confidential串口信号RS-232RS-422/485Confidential串口信号RS-232RS-422/480ConfidentialRS-232

VS

RS-422RS-232通信距离短RS-232通信速率低提出RS-422定义了一种平衡通信接口，数据信号采用差分传输方式，它使用二对双绞线，将一对中一根定义为A，另一根定义为BConfidentialRS-232VSRS-422RS81ConfidentialRS-422电气特性发送驱动器A、B之间的电压差•

正电平在+200mv～+6V，是一个逻辑状态•

负电平在-200mv～-6V，是另一个逻辑状态ConfidentialRS-422电气特性发送驱动器A、B82ConfidentialRS-422信号收、发端通过平衡双绞线将Txd+与Rxd+

、Rxd-与Txd-对应相连•

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MOXA定义

B为信号正A为信号负|A-B|>200mvConfidentialRS-422信号收、发端通过平衡双绞83ConfidentialRS-422

特性RS-422传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速率低于100kb/s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、平衡传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：2、10(广播)线缆类型：4线或8线(带握手信号)+GNDConfidentialRS-422特性RS-422传输速84ConfidentialRS-422

优势与不足RS-422优势•

传输距离远•

传输速率高•

不易受到干扰RS-422不足•

点对多点方式只能单向通讯ConfidentialRS-422优势与不足RS-42285RS485

EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准••••多点双向通讯能力增加发送器的驱动能力和冲突保护特性扩展了总线共模范围命名为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。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：32、256(加中继器)线缆类型：2线+GND

ConfidentialRS485•多点双向通讯能力由于EIA提出的建议标准都是以“86(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)<-0.2V低……ConfidentialUART并行TTLRS-422/485

信号

差分信号

5V收发器D0D7DataStopParity

0VStartRS-422/485DataStopParityStartTxBTxA(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+No87ConfidentialRS485信号定义4-WireTxDA(-)

TxDB(+)

RxDB(+)

RxDA(-)

GND2-WireDataB(+)

DataA(-)

GNDConfidentialRS485信号定义4-WireTxD88Confidential2线与4线传输Confidential2线与4线传输89信号TxA接线120Ω120Ω信号RxATxBRxBRxATxARxBTxBGNDGNDConfidential接线：

4

线全双工优势1.

抗干扰能力强2.

传输距离长

(可达

1.2公里)3.

支持点对点和多站通讯方式RS-422

信号信号接线信号TxBRxBRxATxARxBTxBGNDGND90ConfidentialRS-422

拓扑结构

I

点对点Moxa

CI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCConfidentialRS-422拓扑结构IMoxa91ConfidentialRS-485

信号RS-422的增强方式与

RS-422兼容接线•

点对点•

2

线半双工，菊链式连接•

4

线全双工，菊链式连接ConfidentialRS-485信号RS-422的增强92RS-4224-线RS-4852-线RS-485传输类型全双工全双工半双工连接类型点对点多站多站数据流控无RTS控制或ADDC控制RTS控制或ADDC控制可连接设备数32节点32节点32节点ConfidentialRS-422

vs.

RS-485RS-4224-线RS-4852-线RS-485传输类型全双93RS-485

拓扑结构

I

点对点Moxa

CI-134PLCData-(A)Data-(A)Data+(B)

120ΩData+(B)

120Ω

终端电阻ConfidentialRS-485拓扑结构IMoxaCI-134PLCDat94RS-485

拓扑结构

II

2

线半双工

Data+(B)

120Ω

Data-(A)

Moxa

CI-134120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)

最大1.2公里，32节点ConfidentialRS-485拓扑结构II120ΩPLCPLCPLCPLC95特点1.距离可达1.2公里2.抗干扰能力强3.低接线成本4.同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.低成本缺点1.用户自定义软件协议2.软件开发相对复杂3.软件处理碰撞ConfidentialRS-485

拓扑结构

II2

线半双工特点1.距离可达1.2公里优点1.低成本缺点1.用户自定义软96RS-485

拓扑结构

III

4

线全双工

Tx+(B)

Tx-(A)

Rx+(B)Rx-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……DE-211Note:1.

Tx-(A)2.

Tx+(B)3.

Rx-(A)4.

Rx+(B)12

34

最大1.2公里，32节点ConfidentialRS-485拓扑结构IIIRx-(A)120Ω120ΩP97特点1.距离可达1.2公里2.抗干扰能力强3.同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.无碰撞发生2.易于编程缺点1.接线成本比2线制RS-485高ConfidentialRS-485

拓扑结构

III4

线全双工特点1.距离可达1.2公里优点1.无碰撞发生缺点1.接线成本98ConfidentialRS-422

&

RS-485接线RS-422可支持10个节点，RS-485可支持32个节点拓扑一般采用总线型结构,不支持环形或星形网络在构建网络时应注意以下几点:１、采用双绞线作总线,将各个节点串接起来如下的连接方式:a,b,c

为错误连接;d,e,f为正确连接方式.２、注意总线阻抗匹配,否则就会发生信号的反射ConfidentialRS-422&RS-485接线R99ConfidentialRS-485

数据流方向控制什么是数据流方向控制

?•

在一个时间只允许一个设备发送•

如果流控信号时序不对，整个RS-485

网络将不能正常工作流控的方式•

1.

传统的RTS控制-

内部电路使用

RTS信号来决定发送和接收-

无数据发送时，RTS信号处于清除状态，此时收发器处于监听模式-

当有数据发送时设置RTS信号，

同时断开监听模式-

当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式-

RTS

状态由用户软件控制ConfidentialRS-485数据流方向控制什么是数100ADDC

(自动数据流控)

ADDC™

2线RS-485通过硬件准确的切换数据收发状态

ADDC™是我们的专利技术

1.

没按键时,

处于监听状态;

(数据接收状态)

2.

判断当前频率是否有信号?

(检查线路上是否有数据)

3.

确认当前频率空闲,

按键讲话对方可以听到;

(线中上没有数据,

切换状态到数据发送)4.

话讲完后,

松开按键,

回到监听状态;

(数据接收状态)

ConfidentialABADDC(自动数据流控)4.话讲完后,松开按键,回到101ConfidentialADDC

(自动数据流控)当使用2线RS485时,最重要的就是要确认数据收发状态.由于RS485-2W界面的一些限制,只有一个节点(在一根2线RS485总线上)可以在任何时候传输信号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关闭.有两种方法可以切换数据收发状态.一种是通过软件人为用RTS信号控制,另一种是用ADDCADDC可以通过硬件准确地切换数据收发状态,有效地把用软件控制的复杂时序控制简单化.ConfidentialADDC(自动数据流控)当使用2线102ADDCNoADDC操作方式硬件判断线路上是否有数据软件处理数据流向CPU点用率不占用占用软件复杂度无高通信效能高低ConfidentialADDC

vs

No

ADDCADDCNoADDC操作方式硬件判断线路上是否有数据软件处理103接口RS-232RS-422RS-485最大距离(标准)准)15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距离(Moxa实验室测量结果果))100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通电缆，点对点方式1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通电缆,多站方式，32节点Confidential传输距离距离

–

EIA标准/

实测性能接口RS-232RS-422RS-485最大距离15M1.2104类型RS-232RS-422RS-4854线RS-4852线信号类型单端差分差分差分通讯方式全双工全双工全双工半双工距离15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信号定义TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接线成本高(8线)中等(5线)中等(5线)低(3线)连接设备数两台两台或十台32台32台抗干扰能力弱强强强故障诊断容易难难难ConfidentialRS-232

&

RS-422

&

RS-485

比较类型RS-232RS-422RS-4854线RS-4852线105Confidential电气参数表Confidential电气参数表106Confidential串口流控流控硬件流控软件流控Confidential串口流控流控硬件流控107ConfidentialFlow

Control使对方设备暂停数据发送的方法数据还没处理完暂停发送数据ConfidentialFlowControl使对方设备暂108ConfidentialFlow

Control流控是用来在两个数据传输速度不同的设备中控制数据流量的技术（如PLC和RS-232界面连接）。流控的数据流控制功能确保2台设备互相通讯，避免数据丢失。软件方法:XON/XOFF硬件方法:RTS/CTSConfidentialFlowControl流控是用来在109优点1.无数据丢失2.减少软件控制工作3.适合于二进制数据和ASCII数据缺点1.接线成本相对较高2.与RS-422和RS-485的软件不兼容应用技巧选择16C550C芯片，使用硬件流控，确保100%数据不丢失PC

2

RTSCTS

Rx

TxPC

1

RTS

CTS

Tx

Rx*

RTSstop

to

transmit

data.

Confidential硬件流控优点1.无数据丢失缺点1.接线成本相对较高应用技巧选择16C110优点1.接线成本低2.适合各种通讯方式,包括RS-422/485缺点1.结果与两个设备的处理速度有关，不能杜绝数据丢失现象发生。2.结果与两个设备的FIFO大小有关3.性能相对较低4.不适合二进制数据传输应用技巧1.确保两个设备的FIFO大小相同2.当发生数据丢失时，先降低数据传输的波特率。Confidential软件流控TxRx

X4.

停止发送PC

1

RxPC

21.

Xon3.

Xoff2.

开始发送Tx优点1.接线成本低缺点1.结果与两个设备的处理速度有关，不能111硬件流控软件流控方式硬件线路软件数据做法RTS/CTSXoff/Xon效率高低可靠性高低Confidential硬件流控

vs

软件流控MOXA的产品都支持硬件流控和软件流控.硬件流控软件流控方式硬件线路软件数据做法RTS/CTSXof112Confidential串口效能FIFOMU860ThroughputConfidential串口效能FIFOMU860Throu113ConfidentialFIFO

FIFO(先进先出)串口数据收发的缓冲区DataDataDataCPUDataDataDataCPUDataDataDataDataDataDataData16Byte

FIFO128Byte

FIFO占用CPU的频率大不一样ConfidentialFIFODataDataDataCP114ConfidentialFIFOFIFO是用来描述缓存的特定术语，

FIFO缓存根据数据接收的顺序来发送数据，并用来降低处理芯片UART(如用在串口通讯的16C550C)的负载First

In

Last

OutConfidentialFIFOFIFO是用来描述缓存的特定115ConfidentialUART(MU860)UART芯片控制串口通讯设备的数据传送与接收。它把RS-232/422/485中的串行数据转换成并行数据传给PCMU

860-自主研发的专用串口通信芯片集成8Port

URAT

&

PCI

BridgeConfidentialUART(MU860)UART芯片控116Confidential0%20%40%60%80%100%