最常見接口與協議彙總之----RS485、RS232、RS422、Modbus RTU/TCP、 串口、並口、COM口、 TTL詳解

             RS485、RS232、RS422、Modbus RTU/TCP、 串口、並口、COM口、 TTL

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通訊協議

       指通訊雙方對數據傳送控制的一種約定。約定中包括對數據格式,同步方式,傳送速度,傳送步驟,檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統一規定,通信雙方必須共同遵守,它也叫做鏈路控制規程。

通訊端口

     指中央處理器和標準通信子系統之間的接口。

工業應用中常見的通訊協議: RS-232通訊協議、RS-485通訊協議、RS-422通訊協議、modbusTCP/RTU通訊協議

工業應用中常見的信號傳輸接口:串行端口、並行端口、VGA端口、HDMI端口、USB端口、RJ45端口

串行接口

        也稱串口(通常指COM接口),是採用串行通信方式的擴展接口。數據一位一位地順序傳送,其特點是通信線路簡單,只要一對傳輸線就可以實現雙向通信,特別適用於遠距離通信,但傳送速度較慢。根據信息的傳送方向,串行通訊可以進一步分爲單工、半雙工和全雙工三種。

      串行通信本身又分爲異步通信與同步通信兩種。串行接口按電氣標準及協議來分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定,不涉及接插件、電纜或協議。

並行接口

       並行接口是指數據的各位同時進行並行傳送,其特點是傳輸速度快,但傳送距離較短。在傳輸距離較遠、位數又多時,導致了通信線路複雜且成本提高。

        並行口與串行口的區別是交換信息的方式不同,並行口能同時通過8條數據線傳輸信息,一次傳輸一個字節;而串行口只能用1條線傳輸一位數據,每次傳輸一個字節的一位。並行口由於同時傳輸更多的信息,速度明顯高於串行口,但串行口可以用於比並行口更遠距離的數據傳輸。

   並                           

TTL邏輯門電路

       TTL電平------我們使用的51單片機,5V供電的那種,+5V等價於邏輯“1”,0V等價於邏輯“0”,“TTL電平”最常用於有關電專業,如:電路、數字電路、微機原理與接口技術、單片機等課程中都有所涉及。在數字電路中只有兩種電平(高和低)高電平+5V、低電平0V。  

RS232協議(接口)---全雙工、速度慢、距離短、共模干擾、一對一、三線

http://www.360doc.com/content/18/0803/06/30720696_775301168.shtml

https://zhuanlan.zhihu.com/p/51242146?utm_source=qq&utm_medium=social&utm_oi=939900650503557120

 概述:RS-232接口符合美國電子工業聯盟(EIA)制定的串行數據通信的接口標準,原始編號全稱是EIA-RS-232(簡稱232,RS232)。它被廣泛用於計算機串行接口外設連接。連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。RS232是一種異步傳輸標準接口。通常 RS-232 接口以9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態出現 ,如下所示:

特點

1)接口的信號電平值較高,易損壞接口電路的芯片,在TxD和RxD上邏輯“1”爲:-3—-15V邏輯“0”:+3—+15V,噪聲容限爲2V。與TTL電平不兼容(TTL電平爲5V爲邏輯正,0爲邏輯負),故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。

2)全雙工傳輸,但傳輸速率較低,在異步傳輸時,比特率爲20Kbps;傳輸距離有限,最大傳輸距離標準值爲50英尺,實際上也只能用在15米左右。

3)RS232最常用的連接方式是三根線:一條發送線、一條接收線及一條地線構成共地的傳輸形式,這種共地傳輸容易產生共模干擾,抗噪聲干擾性弱。

4)RS232不能實現多機通信,能實現點對點通訊。

  原因:RS232爲全雙工的通信方式,一般的連接方式都爲TTL電平《--電平轉換芯片--》RS232電平,線路空閒時發送和接收的TTL電平都是高電平,電平轉換芯片之後得到的RS232電平總是低。現在假設A爲主機,B和C爲從機,那麼A想給B發送信號的時候沒有問題,因爲A的TXD線連接在B和C的RXD線上面,此時B和C的RXD線都是正常的處於等待接收(空閒)的狀態,但是如果B如果收到信號想給A回覆的時候,B的TXD與C的TXD線都同A的RXD線連接在一起的,B此時處於發送數據的狀態(B即想控制自己的TXD線高低電平之間變化),然而C此時處於空閒狀態(C想保證自己的TXD線爲低電平不變),這個時候B和C的TXD線之間就出現了通信衝突。所以RS232可以實現點對點的通信方式,但這種方式不能實現組網的功能。

RS485協議(接口)---半雙工、距離遠、速度快、干擾低、一對多、兩線

概述:  RS485犧牲全雙工來解決RS232傳輸距離短速度慢問題而定義的一種協議。通過採用平衡發送和差分接收來提高抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復。RS-485採用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處於發送狀態,因此,發送電路須由使能信號加以控制。

 

如何進行RS485通信參考 https://jingyan.baidu.com/article/f006222804b9defbd2f0c87a.html

特點:1)RS-485的電氣特性:邏輯“1”以兩線間的電壓差+2V~+6V表示,邏輯“0”以兩線間的電壓差-6V~-2V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了,就不容易損壞接口電路芯片,且該電平與TTL電平兼容,刻方便與TTL電路連接。

2)數據最高傳輸速率爲:10Mbps

3)RS-485接口採用平衡驅動器和差分接收器的組合,抗共模干擾能力強,即抗噪聲性能好。

4)RS-485接口的最大傳輸距離標準值4000英尺,實際上可達3000米。

5)RS-232-C接口在總線上只允許連接一個收發器,即單站能力;而RS-485接口在總線上只允許連接多達128個收發器,即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立設備網絡。

RS-232與RS-485的區別:

1、傳輸方式不同:RS-232採取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊. 而RS485則採用平衡傳輸,即差分傳輸方式。RS-232採取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊.收、發端的數據信號是相對於信號地,如從DTE設備發出的數據在使用DB25連接器時是2腳相對7腳(信號地)的電平。 

2、傳輸距離不同:RS-232適合本地設備之間的通信,傳輸距離一般不超過20m。而RS-485的傳輸距離爲幾十米到上千米。

3、傳輸單位不同:RS-232 只允許一對一通信,而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128個收發器。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動,在發送數據時,發送端驅動器輸出正電平在+5~+15V,負電平在-5~-15V電平。

RS422協議(接口)----全雙工、距離遠、速度快、干擾低、一對多、4線

概述: EIA-422(過去稱爲RS-422)是一系列的規定採用4線,全雙工,差分傳輸,多點通信的數據傳輸協議。它採用平衡傳輸採用單向/非可逆,有使能端或沒有使能端的傳輸線。和RS-485不同的是EIA-422不允許出現多個發送端而只能有多個接受端。硬件構成上EIA-422 (RS-422)相當於兩組EIA-485(RS-485),即兩個半雙工的EIA-485(RS-485)構成一個全雙工的EIA-422(RS-422)。

 區別:RS-422的電氣性能與RS-485完全一樣。① 主要的區別在於:RS-422有4根信號線:兩根發送(Y、Z)、兩根接收(A、B)。由於RS-422的收與發是分開的所以可以同時收和發(全雙工);RS-485有2根信號線:發送和接收(半雙工)。

RS232、RS485、RS422都是串行異步數據通訊接口標準

常見接口轉換器

RS232轉USB接口

RS485/422轉USB接口

RS485轉RS232接口

Modbus RTU/TCP協議

        https://blog.csdn.net/u013472838/article/details/81510399、        http://www.sohu.com/a/230628953_315598

       Modbus通信協議由Modicon(莫迪康)公司(現已經爲施耐德公司併購,成爲其旗下的子品牌)於1979年發明的,是全球最早用於工業現場的總線規約。由於其免費公開發行、主從通信模式(即Master/Slave通信模式),其在分散控制方面應用極其廣泛,從而使得Modbus協議在全球得到了廣泛的應用。

        Modbus通信協議具有多個變種,其具有支持串口--RTU(主要是RS-485總線),以太網TCP版本,以及Modbus ASCII三種。其中Modbus RTU與Modbus ASCII均爲支持RS-485總線的通信協議,其中Modbus RTU由於其採用二進制表現形式以及緊湊數據結構,通信效率較高,應用比較廣泛。而Modbus ASCII由於採用ASCII碼傳輸,並且利用特殊字符作爲其字節的開始與結束標識,其傳輸效率要遠遠低於Modbus RTU協議,一般只有在通信數據量較小的情況下才考慮使用Modbus ASCII通信協議,在工業現場一般都是採用Modbus RTU協議,一般而言,大家說的基於串口通信的Modbus通信協議都是指Modbus RTU通信協議。

        標準的Modicon控制器使用RS232C實現串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協議規定了消息、數據的結構、命令和就答的方式,數據通訊採用Maser/Slave方式,Master端發出數據請求消息,Slave端接收到正確消息後就可以發送數據到Master端以響應請求;Master端也可以直接發消息修改Slave端的數據,實現雙向讀寫。

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