串口通讯RS232RS422RS485详解

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1、串行通信接口原则通过使用和发展，目前已有几种。RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口原则，最初都是由电子工业协会（EIA）制定并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业原则，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之局限性而提出的。为改善RS-232通信距离短、速率低的缺陷，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传播速率提高到10Mb/s，传播距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并容许在一条平衡总线上连接最多10个接受器。RS-422是一种单机发送、多机接受的单向、平衡传播规范，被

2、命名为TIA/EIA-422-A原则。为扩展应用范畴，EIA又于1983年在RS-422基本上制定了RS-485原则，增长了多点、双向通信能力，即容许多种发送器连接到同一条总线上，同步增长了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范畴，后命名为TIA/EIA-485-A原则。由于EIA提出的建议原则都是以“RS”作为前缀，因此在通讯工业领域，仍然习惯将上述原则以RS作前缀称谓。RS-232、RS-422与RS-485原则只对接口的电气特性做出规定，而不波及接插件、电缆或合同，在此基本上顾客可以建立自己的高层通信合同。因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信合同，或公开或厂家独家使

3、用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制合同是有差别的，视频服务器上的控制合同则更多了，如Louth、Odetis合同是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。 在讨论RS-232C接口原则的内容之前，先阐明两点： 一方面，RS-232-C原则最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个原则的制定，并未考虑计算机系统的应用规定。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更精确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接原则。显然，

4、这个原则的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的理解，我们对RS-232C原则与计算机不兼容的地方就不难理解了。 另一方面，RS-232C原则中所提到的“发送”和“接受”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接受。 一、RS-232-CRS-232C原则（合同）的全称是EIA-RS-232C原则，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（ecommeded standard）代表推荐原则，232是

5、标记号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理原则尚有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。 这里只简介EIA�RS-232-C（简称232，RS232）。 例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。1.电气特性EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和多种信号线功能都作了规定。在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V-15V逻辑0(SPACE)=+315

6、V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此主题有关图片如下：图1以上规定阐明了RS-323C原则对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平告语+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传播电平的绝对值不小于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也觉得无意义，因此，实际工作时，应保证电平在(31

7、5)V之间。EIA-RS-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正负电压来表达逻辑状态，与TTL以高下电平表达逻辑状态的规定不同。因此，为了可以同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的措施可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完毕TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完毕TTLEIA双向电平转换，图1显示了1488和1489的内部构造和引脚。MC1488的引脚(2

8、)、(4,5)、(9,10)和(12,13)接TTL输入。引脚3、6、8、11输出端接EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13脚接EIA输入，而3、6、8、11脚接TTL输出。具体连接措施如图2所示。图中的左边是微机串行接口电路中的主芯片UART，它是TTL器件，右边是EIA-RS-232C连接器，规定EIA高电压。因此，RS-232C所有的输出、输入信号都要分别通过MC1488和MC1498转换器，进行电平转换后才干送到连接器上去或从连接器上送进来。此主题有关图片如下：图22、连接器的机械特性：连接器：由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，浮现了DB-25、

9、DB-15和DB-9多种类型的连接器，其引脚的定义也各不相似。下面分别简介两种连接器。（1）DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA电流环信号 9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）空6个（9，10，11，18，21，25）保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）DB-25型连接器的外形及信号线分派如图3所示。注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及后来，已不支持。此主题有关图片如下：图3（2）D

10、B-9连接器在AT机及后来，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分派与DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。最大直接传播距离阐明：RS-232C原则规定，若不使用MODEM，在码元畸变不不小于4%的状况下，DTE和DCE之间最大传播距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变不不小于4%的前

11、提下给出的。为了保证码元畸变不不小于4%的规定，接口原则在电气特性中规定，驱动器的负载电容应不不小于2500pF。3、RS-232C的接口信号RS-232C规原则接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定期线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，它们是：（1）联系控制信号线：数据装置准备好（Data set ready-DSR)有效时（ON）状态，表白MODEM处在可以使用的状态。数据终端准备好(Data set ready-DTR)有效时（ON）状态，表白数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表达设备自身可用，并不阐明通信链路可以开始进

12、行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。祈求发送(Request to send-RTS)用来表达DTE祈求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM祈求发送。它用来控制MODEM与否要进入发送状态。容许发送（Clear to send-CTS）用来表达DCE准备好接受DTE发来的数据，是对祈求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接受终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，告知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。这对RTS/CTS祈求应答联系信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接受方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接受方式

13、之间的切换。在全双工系统中，因配备双向通道，故不需要RTS/CTS联系信号，使其变高。接受线信号检出(Received Line detection-RLSD)用来表达DCE已接通通信链路，告知DTE准备接受数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，告知终端准备接受，并且由MODEM将接受下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接受数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD）线。振铃批示(Ringing-RI)当MODEM收到互换台送来的振铃呼喊信号时，使该信号有效（ON状态），告

14、知终端，已被呼喊。（2）数据发送与接受线：发送数据(Transmitted data-TxD)通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE)。接受数据(Received data-RxD)通过RxD线终端接受从MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。（3）地线有两根线SG、PG信号地和保护地信号线，无方向。上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表达了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处在有效（ON）状态时，才干在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后，才干在TxD线上发送串

15、行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，由于半双工的通信才干拟定DCE已由接受方向改为发送方向，这时线路才干开始发送。2个数据信号：发送TXD；接受RXD。1个信号地线：SG。6个控制信号：DSR��数传机（即modem）准备好，Data Set Ready.DTR��数据终端（DTE，即微机接口电路，如Intel8250/8251,16550）准备好，Data Terminal Ready。RTS��DTE祈求DCE发送(Request To Send)。CTS��DCE容许DTE发送（Clear To Send）,该信号是对RTS信

16、号的回答。DCD��数据载波检出，Data Carrier Detection当本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使DCD有效，告知DTE准备接受， 并且由DCE将接受到的载波信号解调为数字信号， 经RXD线送给DTE。RI��振铃信号 Ringing当DCE收到互换机送来的振铃呼喊信号时，使该信号有效，告知DTE已被呼喊。232引脚CCITTModem名称阐明用途异步同步1101AA保护地设备外壳接地PEPE2103BA发送数据数据送ModemTXD3104BB接受数据从Modem接受数据RXD4105CA祈求发送在半双工时控制发送器的

17、开和关RTS5106CB容许发送Modem容许发送CTS6107CC数据终端准备好Modem准备好DSR7102AB信号地信号公共地SGSG8109CF载波信号检测Modem正在接受另一端送来的信号DCD9空 10空11空12接受信号检测（2）在第二通道检测到信号13容许发送（2）第二通道容许发送14118发送数据（2）第二通道发送数据15113DA发送器定期为Modem提供发送器定期信号16119接受数据（2）第二通道接受数据17115DD接受器定期为接口和终端提供定期18空19祈求发送（2）连接第二通道的发送器20108CD数据终端准备好数据终端准备好DTR21空22125振铃振铃批示RI

18、23111CH数据率选择选择两个同步数据率24114DB发送器定期为接口和终端提供定期25空3远距离通信 第1和第2中状况是属于远距离通信（传播距离不小于15m的通信）的例子，故一般要加调制解调器MODEM，因此使用的信号线较多。注意：在如下各图中，DTE信号为RS-232-C信号，DTE与计算机间的电平转换电路未画出。 1、采用Modem(DCE)和电话网通信时的信号连接： 若在双方MODEM之间采用一般电话互换线进行通信，除了需要28号信号线外还要增长RI(22号)和DTR(20号)两个信号线进行联系，如图1所示。 此主题有关图片如下：图1 DSR、DTR：数传机（DCE）准备好、数据终端

19、（DTE）准备好，只表达设备自身可用。 一方面，通过电话机拔号呼喊对方，电话互换台向对方发出拔号呼喊信号，当对方DCE收到该信号后，使RI（振铃信号）有效，告知DTE，已被呼喊。当对方“摘机”后，两方建立了通信链路。 若计算机要发送数据至对方，一方面通过接口电路（DTE）发出RTS（祈求发送）信号。此时，若DCE（Modem）容许传送，则向DTE回答CTS（容许发送）信号。一般可直接将RTS/CTS接高电平，即只要通信链路已建立，就可传送信号。（RTS/CTS可只用于半双工系统中作发送方式和接受方式的切换。 当DTE获得CTS信号后，通过TXD线向DCE发出串行信号，DCE（Modem）将这些

20、数字信号调制成模拟信号（又称载波信号），传向对方。 计算机向DTE“数据输出寄存器”传送新的数据前，应检查Modem状态和数据输出寄存器为空。当对方的DCE收到载波信号后，向对方的DTE发出DCD信号（数据载波检出），告知其DTE准备接受，同步，将载波信号解调为数据信号，从RXD线上送给DTE，DTE通过串行接受移位寄存器对接受到的位流进行移位，当收到1个字符的所有位流后，把该字符的数据位送到数据输入寄存器，CPU可以从数据输入寄存器读取字符。 2、采用专用电话线通信：在通信双方的MODEM之间采用电话线进行通信，则只要使用28号信号线进行联系与控制。不需要电话机、振铃信号RI和DTR信号，其

21、信号线的连接如图2那样。 此主题有关图片如下：图24.近距离通信： 当通信距离较近时，可不需要Modem，通信双方可以直接连接，这种状况下，只需使用少数几根信号线。最简朴的状况，在通信中主线不需要RS-232C的控制联系信号，只需三根线（发送线、接受线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信，即是这里要讨论的第一种状况。 无Modem时，最大通信距离按如下方式计算： RS-232C原则规定：当误码率不不小于4%时，规定导线的电容值应不不小于2500PF。对于一般导线，其电容值约为170PF/M。则容许距离L=2500PF/（170PF/M）=15M 这一距离的计算，是偏于保守的，实际应用中，当使

22、用9600bps，一般双绞屏蔽线时，距离可达3035米。 1、零Modem 的最简连线（3线制） 图3是零MODEM方式的最简朴连接（即三线连接），图中的2号线与3号线交叉连接是由于在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。在这种方式下，通信双方的任何一方，只要祈求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接受。 此主题有关图片如下：图3 （1）RTS与CTS互联：只要祈求发送，立即得到容许 （2）DTR与DSR互联：只要本端准备好，觉得本端立即可以接受（DSR、数传机准备好）。 2、零Modem原则连接： 如果想在直接连接时，而又考虑到RS-232C的联系

23、控制信号，则采用零MODEM方式的原则连接措施，其通信双方信号线安排如下1-2-3-4-5顺序所演示的那样。 无Modem的原则联线（7线制）如图所示： 从中可以看出，RS-232C接口原则定义的所有信号线都用到了，并且是按照DTE和DCE之间信息互换合同的规定进行连接的，只但是是把DTE自己发出的信号线送过来，当作对方DCE发来的信号，因此，又把这种连接称为双叉环回接口。 双方的握手信号关系如下（注：甲方乙方并未在图中标出）： （1）当甲方的DTE准备好，发出DTR信号，该信号直接联至乙方的RI（振铃信号）和DSR（数传机准备好）。即只要甲方准备好，乙方立即产生呼喊（RI）有效，并同步准备好

24、（DSR）。尽管此时乙方并不存在DCE（数传机）。（2）甲方的RTS和CTS相连，并与乙方的DCD互连。即：一旦甲方祈求发送（RTS），便立即得到容许（CTS），同步，使乙方的DCD有效，即检测到载波信号。 （3）甲方的TXD与乙方的RXD相连，一发一收。 此主题有关图片如下：1此主题有关图片如下：2此主题有关图片如下：3二RS-422与RS-485串行接口原则 1平衡传播 RS-422、RS-485与RS-232不同样，数据信号采用差分传播方式，也称作平衡传播，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图2。 图2 一般状况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2+6V，是一种逻

25、辑状态，负电平在-26V，是另一种逻辑状态。另有一种信号地C，在RS-485中尚有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传播线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处在高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接受器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB相应相连，当在收端AB之间有不小于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，不不小于-200mV时，输出负逻辑电平。接受器接受平衡线上的电平范畴一般在200mV至6V之间。参见图3。 2RS-422电气规定 RS-422原则全称是“平衡电压数字接口电路

26、的电气特性”，它定义了接口电路的特性。图5是典型的RS-422四线接口。事实上尚有一根信号地线，共5根线。图4是其DB9连接器引脚定义。由于接受器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故容许在相似传播线上连接多种接受节点，最多可接10个节点。即一种主设备（Master），其他为从设备（Salve），从设备之间不能通信，因此RS-422支持点对多的双向通信。接受器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是104k+100（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接受通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号互换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一

27、对单独的双绞线）实现。 图4图5 RS-422的最大传播距离为4000英尺（约1219米），最大传播速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传播速率成反比，在100kb/s速率如下，才也许达到最大传播距离。只有在很短的距离下才干获得最高速率传播。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传播速率仅为1Mb/s。 RS-422需要一终接电阻，规定其阻值约等于传播电缆的特性阻抗。在短距离传播时可不需终接电阻，即一般在300米如下不需终接电阻。终接电阻接在传播电缆的最远端。 RS-422有关电气参数见表1 3RS-485电气规定 由于RS-485是从RS-422基本上发展而来的，因此RS-485许多电气

28、规定与RS-422相仿。如都采用平衡传播方式、都需要在传播线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，参见图6。 而采用四线连接时，与RS-422同样只能实现点对多的通信，即只能有一种主（Master）设备，其他为从设备，但它比RS-422有改善， 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。 图6图7RS-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接受器最小输入阻抗为12k，RS-422是4k；RS-485满足所有RS-422的规范，因此

29、RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。 RS-485有关电气规定参见表1。 RS-485与RS-422同样，其最大传播距离约为1219米，最大传播速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传播速率成反比，在100kb/s速率如下，才也许使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才干获得最高速率传播。一般100米长双绞线最大传播速率仅为1Mb/s。 RS-485需要2个终接电阻，其阻值规定等于传播电缆的特性阻抗。在短距离传播时可不需终接电阻，即一般在300米如下不需终接电阻。终接电阻接在传播总线的两端。三RS-422与RS-485的网络安装注意要点 RS-422可支持10个节点，RS-

30、485支持32个节点，因此多节点构成网络。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型构造，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点： 1采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。图8所示为实际应用中常用的某些错误连接方式（a，c，e）和对的的连接方式（b，d，f）。a，c，e这三种网络连接尽管不对的，在短距离、低速率仍也许正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，重要因素是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会导致信号质量下降。 2应注意总线特性阻抗的持续性，在阻抗不持续点就会

31、发生信号的反射。下列几种状况易产生这种不持续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应当提供一条单一、持续的信号通道作为总线。 图8 四、RS-422与RS-485传播线上匹配的某些阐明 对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么状况下不用考虑匹配呢？理论上，在每个接受数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在事实上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆

32、长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传播所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns，典型双绞线上的信号传播速率约为0.2m/ns（24AWG PVC电缆），那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。 一般终端匹配采用终接电阻措施，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取100，在RS-485网络中取1

33、20。相称于电缆特性阻抗的电阻，由于大多数双绞线电缆特性阻抗大概在100120。这种匹配措施简朴有效，但有一种缺陷，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。 此外一种比较省电的匹配方式是RC匹配，如图9。运用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 尚有一种采用二极管的匹配措施，如图10。这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它运用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果明显。 图9 10五、RS-422与RS-485的接地问题 电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地解决不当往往会导致电子

34、系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422与RS-485传播网络的接地同样也是很重要的，由于接地系统不合理睬影响整个网络的稳定性，特别是在工作环境比较恶劣和传播距离较远的状况下，对于接地的规定更为严格。否则接口损坏率较高。诸多状况下，连接RS-422、RS-485通信链路时只是简朴地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽视了信号地的连接，这种连接措施在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个因素： 1共模干扰问题：正如前文已述，RS-422与RS-485接口均采用差分方式传播信号方式，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了

35、。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范畴，如RS-422共模电压范畴为-7+7V，而RS-485收发器共模电压范畴为-7+12V，只有满足上述条件，整个网络才干正常工作。当网络线路中共模电压超过此范畴时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。以图11为例，当发送驱动器A向接受器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPD。那么，接受器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。RS-422与RS-485原则均规定VOS3V，但VGPD也许会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并也许伴有强干扰信号，致使接受器共模输入VCM

36、超过正常范畴，并在传播线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。 2（EMI）问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一种返回通路，如没有一种低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一种巨大的天线向外辐射电磁波。 由于上述因素，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传播方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。这条信号地可以是额外的一条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是最一般的接地措施。 值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有

37、效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。笔者觉得，可以采用如下三种措施： （1） 如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增长也许会使共模电压升高，但只要控制在合适的范畴内就不会影响正常通信。 （2） 采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种措施，当共模干扰内阻很小时上述措施已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处在恶劣的工作环境的现场设备）浮置起来（也就是系统的电路地与机壳或大地隔离），这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环

38、路电流。 （3） 采用隔离接口。有些状况下，出于安全或其他方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应当有一条地线将隔离侧的公共端与其他接口的工作地相连。参见图12。 六、RS-422与RS-485的网络失效保护 RS-422与RS-485原则都规定了接受器门限为200mV。这样规定可以提供比较高的噪声克制能力，如前文所述，当接受器A电平比B电平高+200mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但由于第三态的存在，即在主机在发端发完一种信息数据后，将总线置于第三态，即总线空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200+200m

39、V直至趋于0V，这带来了一种问题：接受器输出状态不拟定。如果接受机的输出为0V，网络中从机将把其解释为一种新的启动位，并试图读取后续字节，由于永远不会有停止位，产生一种帧错误成果，不再有设备祈求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会导致两线电压差低于200mV的状况外，开路或短路时也会浮现这种状况。故应采用一定的措施避免接受器处在不拟定状态。 一般是在总线上加偏置，当总线空闲或开路时，运用偏置电阻将总线偏置在一种拟定的状态（差分电压-200mV）。如图13。将A上拉到地，B下拉到5V，电阻的典型值是1k，具体数值随电缆的电容变化而变化。 上述措施是比较典型的措施，但它仍然不能解决总线短

40、路时的问题，有些厂家将接受门限移到-200mV/-50mV，可解决这个问题。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，并且解决了总线短路状况下的失效保护问题。 七、RS-422与RS-485的瞬态保护 前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就无能为力了。由于传播线对高频信号而言就是相称于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但也许会有成百上千伏的电压。 实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的也许。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬

41、态干扰，如果不加以合适防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的措施加以防护。 1隔离保护措施。这种方案事实上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。一般采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将所有这些元件集成在一片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的长处是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺陷是成本较高。 2旁路保护措施。这种方案运用瞬态克制元件（如TVS、MOV、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，长处是成本较低，缺陷是保护能力有限，只能保护一定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，并且需要有一条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图14。在这种措施中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。