RS485串行通信接口分析
485通信讲解解析
485通信讲解解析一、485通信基本原理1.电气特性：485通信使用差分信号传输，即使用两条信号线（A线和B线），其中A线发送正信号，B线发送负信号。
由于差分信号传输，可以抵抗电磁干扰，提高抗干扰能力。
2.总线结构：485通信采用多机共享方式，多个设备可通过一个总线实现通信，适用于复杂环境和多设备通信。
3.数据帧结构：485通信使用异步串行方式传输数据，数据帧结构包括起始位、数据位、校验位和停止位，其中校验位用于校验数据的正确性。
4.总线特性：485通信采用半双工通信方式，即发送和接收不能同时进行，但可以通过控制发送和接收的时间来实现全双工通信。
二、485通信案例解析考虑一个工业自动化系统，包括控制主机、传感器和执行器，需要通过485通信实现主机和外部设备的数据交换。
以下是一个简单的案例解析：1.系统拓扑结构该系统采用485总线结构，控制主机（主站）通过一个串口连接到总线上，传感器和执行器（从站）通过各自的接口连接到总线上，形成一个多机共享的通信网络。
2.数据帧结构主机和从站的数据交换使用标准的485数据帧结构，包含起始位、数据位、校验位和停止位。
主机发送数据时，先发送起始位，然后发送数据位，再发送校验位，最后发送停止位。
从站接收数据时，根据起始位进行同步，然后根据数据位解析数据。
3.通信规约该系统使用Modbus协议作为通信规约，Modbus协议是一种通用的工业通信协议，广泛应用于自动化领域。
主机和从站之间通过Modbus命令进行数据交换。
4.数据交换过程主机发送数据时，首先通过Modbus命令指定从站地址和操作类型，然后发送数据内容。
从站接收到数据后，根据Modbus命令解析数据，并执行相应的操作。
从站接收到数据后，可以通过发送响应数据给主机，告知操作结果。
5.系统特点该系统采用了485通信，具有较强的抗干扰能力，适用于工业环境中的噪声和干扰场景。
通过485总线结构，可以方便地扩展和管理多个设备，实现多机共享通信。
串口通信RS232与RS458简介
串口通信RS232和RS485简介PLC与控制设备之间的通信基本上都是基于串行通信接口，采用其对应的通信协议进行控制的，而对于串行通信接口，常用的包括RS232、RS422、RS485。
一、RS232串行通信接口RS-232接口符合美国电子工业联盟(EIA)制定的串行数据通信的接口标准，被广泛用于计算机串行接口外设连接，有些老式PC机上就配置有RS232接口。
RS232的工作方式是单端工作方式，这是一种不平衡的传输方式，收发端信号的逻辑电平都是相对于信号地而言的，RS232最初是DET(数字终端设备)和DCE(数据通信设备)一对一通信，也就是点对点，一般是用于全双工传送，当然也可以用于半双工传送。
此外，RS232是负逻辑，逻辑电平是±5~±15V，传输距离短，只有15米，实际应用可以达到50米，但是再长的距离就须加调制了。
最初RS232标准物理接口是25个引脚的，因为常用的是9个引脚，后来就基本采用DB9连接器了，RS232的DB9连接器的引脚定义见下图：在DB9的9个引脚中，并不是所有的信号端都使用的，比如说RTS/CTS只有在半双工方式中作发送和接收时的切换用，而在全双工方式中，因配置双向通道所以不需要。
一般来说，在全双工方式中RS232标准接线只要三条线就足够了，两根数据信号线TXD/RXD，一根信号地线GND。
双方连接的方式是将TXD和RXD交叉连接，信号地直接相接，然后将各自的RTS/CTS，DSR/DTR短接，将DCD和RI悬空就可以。
二、RS485串行通信接口1、概况为改进RS232通信距离短、速率低的缺点，1983年，RS-485通讯接口被电子工业协会(Electronics Industries Association EIA)批准为一种通讯接口标准。
使用RS-485作为物理层的常用标准协议主要有工业HART总线、modbus协议、Profibus DP等等。
RS485串行通信接口汇总
3.1 RS485接口标准
• RS-232C虽然使用很广，但由于推出时间比较早，所以 在现代通信网络中已暴露出明显的缺点，主要表现在：
• （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片， 又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与 TTL电路连接。
• 在图(b)中，有两对4根信号线A、B和Y、Z，其 中A、B专用作接收器输入，A为同相、B为反相； 而Y、Z专用作发送器输出，Y为同相、Z为反相， 所以构成了全双工通信。
2. RS485收发器与应用电路
• 在许多工业过程控制中，往往要求用最少 的信号线来完成通信任务。目前广泛应用 的RS-485串行接口总线就是为适应这种需 要应运而生的。它实际就是RS-422总线的 变型，二者不同之处在于：RS-422为全双 工，采用两对差分平衡信号线；而RS-485 为半双工，只需一对平衡差分信号线。
• 图2-25为以PC机作主机，n个单片智能设备 为从机、工作于主从方式的RS-485总线网络的结 构图。利用PC机配置的RS-232C串行端口，外配 一个RS-232C/RS-485转换器，可将RS-232C信号 转换为RS-485信号。每个从机通过MAX487E芯 片构建RS-485通信接口，就可挂接在RS-485总线 网络上，总线端点处并接的两个120Ω电阻用于消 除两线间的干扰。RS-485总线网络传输距离最远 可达1200m（速率20 kb/s）、传输速率最高可达 2Mb/s（距离12 m）。至于在网络上最多允许挂 接多少个从机，这主要取决于232/485转换器的驱 动能力与485接口芯片的输入阻抗与驱动能力，如
通讯接口区别(RS232、RS422、RS485)
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，RS-232是PC机与通信中应用最广泛的一种串行接口。
RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。
RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯，而RJ45接口通常用于数据传输，最常见的应用为网卡接口。
通讯问题，和交通问题一样，也有高速、低速、拥堵、中断等等各种情况。
如果把串口通讯比做交通，UART比作车站，那么一帧的数据就好比汽车。
汽车跑在路上，要遵守交通规则。
如果是市内，一般限速30、40,而高速公路则可以到120。
而汽车走什么路，限速多少，就要看协议怎么规定了。
常见的串口协议有RS-232、RS-422、RS-485等，他们之间有何细微差别？下面我们就一起来探讨一下。
一、RS232讲解个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。
通常RS-232 接口以9个引脚(DB-9) 或是25个引脚(DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232 接口，分别称为COM1 和COM2。
RS232电气接口分为DB9和DB25,定义如下图：其实大部分时间不用所有接口都焊接，简化图如下：二、RS422讲解RS-422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。
实际上还有一根信号地线，共5根线。
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。
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10×4k+100Ω（终接电阻）。
其实大部分时间不用所有接口都焊接，简化图如下：三、RS485讲解RS-485又名TIA-485-A, ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。
关于RS485的详细说明
串行口RS485通讯协议1.1通讯概述本公司系列变频器向用户提供工业控制中通用的RS485通讯接口。
通讯协议采用MODBUS标准通讯协议，该变频器可以作为从机与具有相同通讯接口并采用相同通讯协议的上位机（如PLC控制器、PC机）通讯，实现对变频器的集中监控，另外用户也可以使用一台变频器作为主机，通过RS485接口连接数台本公司的变频器作为从机。
以实现变频器的多机联动。
通过该通讯口也可以接远控键盘。
实现用户对变频器的远程操作。
本变频器的MODBUS通讯协议支持两种传送方式:RTU方式和ASCII方式，用户可以根据情况选择其中的一种方式通讯。
下文是该变频器通讯协议的详细说明。
1.2通讯协议说明1.2.1通讯组网方式(1) 变频器作为从机组网方式：图9－1 从机组网方式示意图(2) 多机联动组网方式：单主机单从机单主机多从机图9－2 多机联动组网示意图1.2.2通信协议方式该变频器在RS485网络中既可以作为主机使用，也可以作为从机使用，作为主机使用时，可以控制其它本公司变频器，实现多级联动，作为从机时，PC 机或PLC可以作为主机控制变频器工作。
具体通讯方式如下：(1)变频器为从机，主从式点对点通信。
主机使用广播地址发送命令时，从机不应答。
(2)变频器作为主机，使用广播地址发送命令到从机，从机不应答。
(3)用户可以通过用键盘或串行通信方式设置变频器的本机地址、波特率、数据格式。
(4) 从机在最近一次对主机轮询的应答帧中上报当前故障信息。
1.2.3通讯接口方式通讯为RS485接口，异步串行，半双工传输。
默认通讯协议方式采用ASCII 方式。
默认数据格式为：1位起始位，7位数据位，2位停止位。
默认速率为9600bps，通讯参数设置参见P3.09～P3.12功能码。
1.3 ASCII通讯协议字符结构：10位字符框（For ASCII）(1－7－2格式，无校验)(1－7－1格式，奇校验)(1－7－1格式，偶校验)11位字符框（For RTU）(1－8－2格式，无校验)(1－8－1格式，奇校验)(1－8－1格式，偶校验)通讯资料结构：ASCII模式通讯地址：00H：所有变频器广播（broadcast）01H：对01地址变频器通讯。
RS485串行传输通讯接口简介
RS485串行传输通讯接口简介在电机控制以及动作控制等应用场合中，RS485技术具有对噪声免疫、宽广的共模范围、数据传输速率适当以及多点传输能力等优点，因此广为被业界采用。
其它的应用场合也会因为RS-485的这些优点而使用此一通讯技术，这些应用场合包括过程控制网络、工业自动化、远程控制、建筑自动化以及安全系统等。
由于这些应用场合需要在相当长的距离下进行稳定的数据传输，因此它们皆采用RS-485技术。
在工控应用场合由于电机控制系统中包含了一个易产生高电气噪声并具有高电流准位的电机机械式制动器，因此在设计控制器的通讯路径时，必须考虑安全性以及可靠性。
除此之外，还必须考虑到下列因素：(1) EMI噪声免疫力电磁干扰(EMI) 会影响控制系统中的信号。
典型的电磁干扰来源包括电机的驱动电压、马达电刷的噪声、频率、显示器以及其它与计算机相关组件所产生的电气噪声等。
在模拟系统中，噪声信号可能会造成动作异常或不稳定。
RS-485通讯标准具有可以克服EMI的功能。
首先，RS-485的信号是以平衡差动的方式传输，同时RS-485大多使用双绞线作为传输线。
因此，所有的电气噪声会相等的被耦合到两条双绞线上。
也就是说，由于接收器只对差动的电压信号有反应，在电压的差异值代表传输信号值的前提下，噪声的影响将会被降到最低。
RS-485信号准位的定义为：对任何驱动端而言，其中一条线为高电位，另一条线则为低电位。
两条线间的电压差异值必须高于1.5V或低于–1.5V方能传输一个有效的状态。
此一定义适用于所有的负载状况。
而对接收端而言，接收端的规格对EMI噪声拒斥能力影响很大。
RS-485标准要求接收到的差动信号振幅必须大于等于200mV才认定为一有效状态，此一敏感度数值主要是考虑信号在传输线中传输时可能会因传输线阻抗造成信号的损失进而导致接收端的信号振幅较驱动端低1.5V 以上。
(2) 接地电位/共模另外一个可能会影响到工业控制应用场合之通讯能力的因素乃是驱动端与接收端接地点参考电位间的差异值；电机的反电动势、设备故障以及因邻近地区被闪电击中所导致的二次电压突波都可能造成区域性的电压突波。
485通信讲解(附案例)
RS485通讯协议
控制字定义
控制字 （位）
值
bit9
1
含义
点动反转
0
点动反转停止
bit10
1
主站控制有效
0
主站控制无效
bit14
1
运行方向正转
0
运行方向反转
bit11~13 ，bit15 、4
未定 义
预留
功能描述
主站下发的当前控制字和运行设定值 有效 主站下发的当前控制字和运行设定值 无效，变频器保持前一次的控制字和 运行设定值
发送顺序 1 2 3 4 5
6
（字节）
变频器至控制器：
起 始 字 节
从 机 地 址
响 应 字
功 能 码 号
功能 码实 际值
功能 码实 际值
控制区
78
数据区 校验
9
10 11
状 态 字
状 态 字
实际 运行 数据
实际 运行 数据
异 或 校 验
字节定义 头 地址 命令区
参数区
控制区 数据区 校验
RS485通讯协议
67
起 始 字 节
从 机 地 址
控 制 字
控 制 字
运行 数据 设定
运行 数据 设定
异 或 校 验
字节定义头地址控制区 数据区 校验
发送顺序 1 2 3 4 5 （字节）
67
变频器至控制器：
起 始 字 节
从 机 地 址
状 态 字
状 态 字
实际 运行 数据
实际 运行 数据
异 或 校 验
字节定义头地址状态区 数据区 校验
1、以50Hz运行2#变频器。（此例需要将变频器频率设定成F0.03=6）
RS485串行通信接口分析
RS485串行通信接口分析RS-485是一种常用的串行通信接口，用于数据传输和通信网络建立。
它具有高可靠性、抗干扰能力强和传输距离远等优点。
本文将对RS-485的工作原理、数据格式和应用进行详细分析。
一、RS-485的工作原理RS-485是一种差分通信接口，它使用两根信号线（D+和D-）来传输数据。
在传输数据时，将数据信号转换为差分信号发送，在接收端对接收到的差分信号进行解码还原为数据信号。
这种差分传输方式可以有效地减少数据传输过程中的噪声和干扰。
此外，RS-485还使用了半双工通信方式，即每次只能有一方发送数据，而另一方处于接收状态。
RS-485的通信速率可达到10Mbps，而且传输距离可达1200米。
这使得RS-485在工业控制和自动化系统中得到广泛应用。
二、RS-485的数据格式RS-485通信使用的数据格式包括起始位、数据位、校验位和停止位。
其中，起始位用于标识数据传输的开始，一般为逻辑低电平；数据位用于表示每个字符所包含的信息位数，常见的取值为7或8位；校验位用于验证数据的准确性，通常有奇偶校验和无校验两种方式；停止位用于标识数据传输的结束，一般为逻辑高电平。
在数据传输过程中，发送方通过发送方向控制线将数据发送给接收方，接收方通过接收方向控制线接收数据。
接收方通过判断起始位、数据位、校验位和停止位等信息，将接收到的数据进行解码还原为原始数据。
三、RS-485的应用由于RS-485具有高可靠性和抗干扰能力强的特点，因此广泛应用于工业控制和自动化系统中。
它可以用于传输各种类型的数据，如工控机与外部设备之间的通信、测量仪器与控制设备之间的数据交换等。
另外，RS-485还可用于构建多节点通信网络。
在这种网络中，每个节点都可以独立地发送和接收数据。
通过使用RS-485网络，可以实现多个设备之间的数据交换和共享。
此外，RS-485还可以实现长距离的数据传输。
由于其传输距离可达1200米，因此适用于需要长距离数据传输的场景，如远程监控系统、交通信号控制系统等。
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1.RS485串行通信接口
• RS-422A则更进一步采用了双端发送、双 端接收的传送方式，这种平衡驱动和差分 接收方法从根本上消除了地线干扰。 • 这种发送器相当于两个单端发送器，它们 的输入是同一个信号，而一个发送器的输 出正好与另一个反相。当干扰信号作为共 模信号出现时，一根导线上出现的噪声电 压会被另一根导线上的噪声电压抵消，因 此可以削弱噪声对信号的影响。
3.1 RS485串行通信接口
• RS485采用二线差分平衡传输，其信号定 义如下： • 逻辑0：差分信号-2500～-200mv • 逻辑1：差分信号+2500～+200mv • 高阻状态：差分信号-200～-200mv
1.RS485串行通信接口
• 在图2-21中，图(a)为RS-232C所采用的 单端发送、单端接收电路。该电路的特点 是传送信号只用一根导线，对于多路信号 线，其地线是公共的。因此，它是最简单 的连接结构，但缺点是易收干扰信号的影 响。
第三节 RS485串行通信接口
• 3.1 RS485接口标准 • 3.2 RS485收发器与应用电路 • 3.3 RS485互联网络
习题
• 1. RS232的主要缺陷 • 2. RS485的信号定义 • 3. 理解RS422双端发送、双端接收的传送方式及 其优点。 • 4. 能将单片机接口与MAX487连接，并绘制出 MAX487的结构图。 • 5.绘制3个UART通信端口之间的半双工连接图。 • 6.绘制2个UART通信端口之间的全双工连接图。
(a)MAX481E/483E/485E/487E/1487E
(b)MAX488E/490E
图10-23 MAX481E/488E结构及引脚图
2. RS485收发器与应用电路
• 两个芯片的共同点是都含有一个发送器D和一个 接收器R，其中DI是发送输入端，RO是接收输出 端。不同的是，图（a）中只有两根信号线A和B， 信号线A为同相接收器输入和同相发送器输出， 信号线B为反相接收器输入和反相发送器输出， 由于是半双工，所以有发送与接受的使能端DE与 引脚。 • 在图(b)中，有两对4根信号线A、B和Y、Z，其 中A、B专用作接收器输入，A为同相、B为反相； 而Y、Z专用作发送器输出，Y为同相、Z为反相， 所以构成了全双工通信。
• RS-485总线上的A正（高）B负（低）电平 对应的是逻辑“1”，而RS-485总线上的A负 （低）B正（高）电平对应的是逻辑“0”。 一般地，A与B之间的正负（高低）电压之 差在0.2~2.5V之间。
EA/VP XTAL1 XTAL2 RESET INT0
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
2. RS485收发器与应用电路
• 在许多工业过程控制中，往往要求用最少 的信号线来完成通信任务。目前广泛应用 的RS-485串行接口总线就是为适应这种需 要应运而生的。它实际就是RS-422总线的 变型，二者不同之处在于：RS-422为全双 工，采用两对差分平衡信号线；而RS-485 为半双工，只需一对平衡差分信号线。
3.1RS485串行通信接口
• 所以EIA在1977年作了部分改进，制定了 新标准RS-449：除了保留与RS-232C兼 容外，还在提高传输速率、增加传输距离、 改进电气特性等方面做了很多努力，增加 了RS—232C没有的环测功能，明确规定 了连接器，解决了机械接口问题。 • 在RS-449标准下，推出的子集有RS423A/RS-422A，以及RS-422A的变型 RS-485。
P2.0 INT1 P2.1 P2.2 T0 T1 AT89C52 P2.3 P2.4 P2.5 PSEN P2.6 ALE/P P2.7 P1.0 P1.1 P1.2 RXD P1.3 TXD P1.4 P1.5 RD P1.6 P1.7 WR
RO RE DE DI
1 2 3 4
R
8 7 6
VCC B A
D MAX487E
5 GND
图 10-24 单片机系统中的RS-485接口电路
3. RS485互联网络
• RS-485更适合于多站互连（已经具备了现 场总线的概念），一个发送驱动器最多可 连接大于32个负载设备，负载设备可以是 被动发送器、接收器和收发器。其电路结 构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接 收器或组合收发器，且在电缆两端各挂接 一个终端电阻用于消除两线间的干扰。
•
在控制领域中，以微处理器为核心构 成的测控仪表的一个重要技术指标就是具 有串行通信接口功能，以前主要是采用RS232C接口，现在无一例外地是RS-485接口。
• 图2-24给出了AT89C52单片机与芯片MAX487E构 成的RS-485接口电路，用单片机的P1.7口控制 MAX487E的数据发送和接收，当数据发送时置 P1.7为高电平，则使能端DE=1打开发送器D的缓 冲门，发自单片机TXD端的数据信息经DI端分别 从D的同相端与反相端传到RS-485总线上。 • 当接收数据时把P1.7置于低电平，此时使能端=0 打开接收器R的缓冲门，来自于RS-485总线上的 数据信息分别经R的同相端与反相端从RO端传出 进入单片机RXD端。
• A：差分正输入端 • B: 差分负输入端 • RO： 接收端 • DI： 发送端 • RE: 接收使能端 • DE：发送使能端
2. RS485收发器与应用电路
RO 1 RE 2 DE 3 DI 4 D R 8 VCC 7 B 6 A 5 GND VCC 1 RO 2 DI 3 GND 4 D 8 A R 7 B 6 Z 5 Y
3.1 RS485接口标准
• RS-232C虽然使用很广，但由于推出时间比较早，所以 在现代通信网络中已暴露出明显的缺点，主要表现在： • （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片， 又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与 TTL电路连接。 • （2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。 • （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地 的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪 声干扰性弱。 • （4）传输距离有限。