RS-232与RS-485介绍

一、RS-232

1、简介

• RS-232是一种串行通信标准，主要用于点对点通信
• 常见于早起的电脑串口通信（如 DB9 或 DB25 接口）

2、特点

• 通信方式：全双工通信（可以同时发送和接收）
• 设备数：只能连接两个设备（点对点）
• 信号电平：
  • 逻辑1： -3V 至 -15V
  • 逻辑0：+3V 至 +15V
• 通信距离：
  • 理论最大15米（因电平衰减）
• 数据速率：常见范围为 9600bps ~ 115200bps

二、RS-485

1、简介

• RS-485是一种差分信号通信标准，广泛应用于工业环境中，支持多点通信（多主机/多从机）

2、特点

• 通信方式：半双工通信（只能单向发送或接收）
• 设备数：支持32台设备（新标准扩展到256台）
• 信号电平：
  • 采用差分信号：
    • 逻辑1：A - B > +200mV
    • 逻辑0：A - B < -200mV
• 通信距离：
  • 理论最大1200米（在 9600bps下）
• 抗干扰能力：
  • 使用差分信号传输，抗干扰性能强，适合工业环境
• 外观：
  • 绿色端子，提供螺丝接线，可以直接连接RS- 485 总线设备

三、RS-232转RS-485转换器

1、功能

• 负责将 RS-232 信号转换为 RS-485 信号，用于实现RS-232与RS-485总线设备的通信
  • 输入端：DB9（母口）接口连接 RS-232 信号
  • 输出端：通过绿色端子输出 RS-485 的A/B信号

2、特点

• 实现串行通信协议的转换，常用于工业自动化设备、传感器等需要 RS-485 总线通信的场景
• 无源设计，部分设备可能需要通过 RS-232 的引脚供电

3、过程

• 信号转换：
  • 将 RS-232 的单端信号（±3V ~ ±15V）转换为 RS-485 的差分信号（A/B）
  • 在发送时，RS-232 信号通过转换器被转为差分信号输出到 RS-485 的A（＋）和B（－）端
  • 在接收时，RS-485 的A/B 差分信号通过转换器转为 RS-232 的单端信号，送回 RS-232 设备
• 方向控制：
  • RS-485 是半双工通信，发送和接收需要切换方向
  • 转换器内部会根据 RS-232 信号的流动方向，自动控制 RS-485 的收发方向

四、USB转串口线

1、功能

• USB转串口的转换线，能够将电脑上的 USB 接口转换为 RS-232 串口信号
  • USB端接入电脑
  • 串口端（DB9接口）用于连接 RS-232 设备或转换器

2、特点：

• 常用于现代电脑没有传统串口时，通过 USB 提供串口功能
• 内部可能采用常见的串口芯片（如 CH340、PL2303等）

五、从电脑到RS-485总线通信

1、硬件组成

• 电脑
  • 没有传统串口（RS-232），通过USB接口与外部设备连接
• USB 转 RS-232 转换器
  • 将电脑上的 USB 信号转换为 RS-232 信号，输出到 DB9 接口
• RS-232 转 RS-485 转换器
  • 将 RS-232 信号进一步转换为 RS-485 信号，输出到 A（＋）和 B（－）端
• RS-485 总线设备
  • 最终目标设备（如 PLC、传感器等）

2、通信过程

• 数据发送
  • 用户通过电脑的软件（如串口调试工具），发送数据
  • 数据以 USB 信号形式通过USB转RS-232转换器，转换为 RS-232 信号
  • RS-232 信号经过 RS-232转RS-485 转换器，转为差分信号（A/B）
  • 差分信号通过 RS-485 总线传输至目标设备
  • 目标设备接收到信号后，根据协议解析数据
• 数据接收
  • 目标设备处理数据后，返回响应信号
  • RS-485 信号从设备传回，通过 RS-232转RS-485 转换器，转换为 RS-232 信号
  • RS-232 信号通过 USB 转RS-232 转换器，转换为 USB 信号送至电脑
  • 用户可以在串口工具中看到目标设备返回的数据

3、配置和注意事项

• 波特率和通信参数
  • 确保电脑和设备的波特率、数据位、校验位、停止位等参数一致
  • 通常设备上会有这些参数的标注，如 9600，N，8，1
• 接线正确性
  • RS-485 的 A（＋）和 B（－）端需要正确连接至目标设备
  • 如果通信异常，可能需要交换 A/B 连接（避免差分极性错误）
• 终端电阻
  • RS-485 总线需要在两端加 120Ω 的终端电阻，避免信号反射造成干扰
• 串口工具设置
  • 在电脑上使用串口调试工具（如 WindTerm、SecureCRT），确保选择正确的 COM 端口，并设置为 16进制发送/接收 数据格式

六、主机发送指令控制从机

1、实现过程

• 硬件接线
  • 将主机的 RS-485 A、B端分别接到从机的 RS-485 A、B端
• 配置通信参数
  • 检查两台设备的波特率、校验位、停止位等是否一致
• 发送控制指令
  • 在主机上通过协议规定的格式发送指令。例如：Modbus协议的指令可能类似于 01 06 00 01 00 10 CRC
  • 主机的通信软件或程序需要按协议组装好数据包，并通过 RS-485 发送
• 接收和响应
  • 从机接收到指令后，解析数据，执行命令，并通过 RS-485 总线返回响应信息（如 01 06 00 01 00 10 CRC 表示成功）

2、通信示例

假设主机和从机通过 Modbus 协议通信

• 主机的指令：让从机的某个控制器打开
  • 数据包： 01 05 00 01 FF 00 CRC
  • 含义：
    • 01：目标设备地址（从机）
    • 05：功能码（控制继电器）
    • 00 01：控制寄存器地址
    • FF 00：打开控制器
    • CRC：校验码
• 从机的响应
  • 数据包：01 05 00 01 FF 00 CRC
  • 含义：响应成功