RS-422/RS-485标准

RS-232标准适用于传输距离小于15米，通信速率小于20Kbps的场合。为了适用于更远的传输距离和更快的传输速率，EIA还制定了RS-499标准，此标准的电气标准为RS-422或RS-423。其中RS-422采用的是平衡的传输方式，RS-423采用的是非平衡方式，而RS-485是RS-422的变型，图1为RS-422标准的示意图。

图1 RS－422标准的示意图
　　与RS-232标准不同的是，RS-422标准采用平衡发送和差分接收的方式实现通信，传送一个信号使用一对信号线AA'和BB'。在接收端当A'线的电平比B'线的电平高0.2V时，表示传送的信号为逻辑"1"， 当A'线的电平比B'线的电平低0.2V时，表示传送的信号为逻辑"0"。因而和RS-232相似，实现RS-422标准时，在发送和接收端都必须具有电平转换器。发送端驱动器将TTL信号转换为差分信号输出，在接收端接收器将差分信号还原为TTL信号。采用这样的传输方法具有很强的抗共模干扰能力，并具有很高的接收灵敏度。当传输距离为1000米时，传输速率仍可达100Kbps。
　　RS-422标准是全双工的工作模式，传输信号为两对平衡差分信号线，一对用于发送，另一对用于接收。很明显，采用RS-422需要更多的信号线，因而采用的连接器为37芯的接插件。
　　RS-485接口是RS-422标准的变型，为半双工的工作模式。它只使用了RS-422标准中两对平衡差分信号线中的一对。
　　实现符合RS-422/RS-485标准的通信应解决将TTL信号电平与差分信号的转换问题，在进行RS-422通信时，发送和接收使用两对信号线，器件与微处理器的连接信号除了发送信号、接收信号外，还包含发送和接收的允许控制信号，接收和发送的允许控制信号可始终有效。如图2（a）所示的MAXIM公司的MAX489为全双工的RS-422转换电路，除了发送和接收信号DI、RO外，还具有控制信号DE和-RE。当发送允许信号DE有效时，在Y、Z端输出差分信号，当DE无效时，Y、Z端呈高阻态，当接收允许信号-RE有效时，在RO端输出与A、B信号相关的逻辑高电平或低电平，当-RE无效时，RO端呈高阻态。如控制DE、-RE信号始终有效，可实现如图2（b）所示的点对点的全双工方式。

图2 MAX489的结构与全双工点对点通信
　　在进行RS-485通信时，发送和接收使用同一对信号线，器件与微处理器的连接信号除了发送信号、接收信号外，还包含发送和接收的控制信号，由接收和发送控制端决定器件处于接收或发送状态，并决定信号的流向。图3（a）所示的MAXIM公司的MAX485即属于此类器件，除了发送和接收信号DI、RO外，还具有发送允许控制信号DE和接收允许控制信号-RE。此器件的发送允许信号和接收允许信号不能同时有效，当发送允许信号DE有效、-RE无效时，输出发送器有效，在A、B端输出差分信号，当DE无效、-RE有效时，输入接收器有效，在RO端输出与A、B信号相关的逻辑高电平或低电平。控制DE、-RE信号，可实现如图3（b）所示的点对点的半双工方式。

图3 MAX485的结构和半双工点对点通信
　　由于MAX489和MAX485的输出高阻特性，除了能构成点对点的通信外，还能实现点对多点的通信。在多点通信系统中，必须有一个主站，其余的为从站，多个从站用地址识别。当主站要求某一从站发送信息时，将由主站发出与该从站地址相匹配的命令，选中的从站发回信息，未选中的则不予相应。
　　图4为采用点对多点通信的分布式通信系统。
　　图4（a）采用了全双工的工作模式，采用的器件为MAX489。主站的Y、Z信号与多个从站的A、B信号相连，主站的A、B信号与多个从站的Y、Z信号相连。主站的发送驱动器、主站的接收器和从站的接收器始终处于工作状态，而从站的发送驱动器平时处于不工作状态，其输出端呈高阻态。当主站发出命令时，所有的从站接收到命令，发送的命令字中的地址信息与某一从站的地址相匹配时，该从站使能信号控制发送驱动器有效，发送信息；由于主站始终处于接收状态，保证了通信的正常进行。
　　图4（b）采用了半双工的工作模式，采用的器件为MAX485，通过控制发送允许信号和接收允许信号，控制信号的流向。在正常工作状态下，控制主站的发送允许信号和接收允许信号使输出发送器有效，即处于发送状态；同时控制所有从站的发送允许信号和接收允许信号使接收器有效，即处于接收状态。当主站发出的命令时，所有的从站接收到命令，发送的命令字中的地址信息与某一从站的地址相匹配时，该从站使能信号控制发送器有效，即转为发送状态，地址不匹配的其余从站仍处于接收状态，以免信号线上的数据冲突；而主站在发送命令后转为接收状态，此时只有主站接收选中的从站发回的信息，地址不匹配的其余从站对接收到的信息不予处理，从而保证了通信的正常进行。当从站发送完数据后必须转为接收状态，而主站在接收到数据后也转为发送状态。

图4 采用点对多点通信的分布式通信系统
　　点对多点通信时，发送器连接的点数由发送器的驱动能力和接收器的负载特性决定，通常能驱动的点数为32个，而后期推出的器件可达64、128甚至256个点。由于接收器通过接收端的电平差来判断传输的电平，因此对连接系统的导线没有严格的要求，只需采用双绞线即可构成网络。
　　在通信线路中出于抗干扰和安全的原因，还需将通信线路与主机隔离，因而还可采用带隔离的转换器件，如MAXIM公司的MAX1480、MAX1490，该类器件将信号通过隔离电路输出，在芯片内部还通过电源变换电路提供了供输出信号使用的电源。