工業物聯網有線傳輸電氣協議學習筆記
常見的電氣協議有RS232、RS422和RS485，其中RS232和RS485應用較為廣泛，
RS：Recommended standard的縮寫
1、串行通信和并行通信
注：8信通（信通可簡單理解為傳輸線）并行傳輸由于信道間的電容感應，遠距離傳輸時，可靠性較低，
小結
考慮到成本和應用的可靠性，計算機與計算、計算機與外設間的遠距離通信適合采用串行通行方式，計算機內部的近距離通信適合采用并行通信方式（并不是說內部都是這樣），
因此，工業物聯設備的通信基本是采用串行通行方式，典型的串行通信標準有RS232、RS422和RS485，其中半雙工的RS485使用最廣，
2、RS232，Recommended standard-232
RS-232標準介面（又稱EIA RS-232）是常用的串行通信介面標準之一，它是由美國電子工業協會(EIA)聯合貝爾系統公司、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家于1970年共同制定，其全名是“資料終端設備( DTE)和資料通信設備(DCE)之間串行二進制資料交換介面技術標準”——百度百科
但鄙人的理解為“RS232是常用的串行通信，之，電平信號傳輸協議；而不是介面標準，介面標準易理解為硬體標準，不嚴謹”，原因如下：
（1）在計算機世界里，所有的資料其實都是電信號，所謂的資料傳輸也就是電信號的傳輸，例如：0代表無電信號，1代表有電信號，0和1的組合構成各種資料、字符等；資料的傳輸就是電信號的傳輸，高低電信號有序的傳輸過去（通信中的物理層干的就是電信號傳輸），如下圖所示，
注：這里的電信號可以是電壓，也可以是電流，
采用串行通信方式，逐次將各位元位所代表的電平信號傳輸至目標端，由兩根信號線連接，一根是信號發送線，一根是信號回傳線，兩根線均是單向傳輸；兩根單向傳輸信號線使得設備在發送資料的同時也可以接受資料，稱之為雙工作業方式，如下圖所示，
注：Tx表示資料發送端，Rx表示資料接收端；DTE為資料終端設備，DCE為資料通信設備，
（2）UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
是一種通用異步收發器，是設備間進行異步通信的關鍵模塊，
UART負責處理資料總線和串口之間的串/并、并/串轉換，并規定了幀格式；通信雙方只要采用相同的幀格式和波特率，就能在未共享時鐘信號的情況下，僅用兩根線（Rx、Tx）就可以完成通信程序，因此也稱為異步串行通信，
如上圖所示，為全雙工的RS232串口通信程序示意圖，DTE設備內部：UART采用并行方式從CPU讀取資料，然后將資料逐位輸出（并行轉串行），通過DTE串口傳輸至DCE串口，串行資料通過UART將資料并行（串行轉并行）寫入memory/CPU/MCU中，反向的DCE傳輸資料至DTE中，同理，
（3）RS232總結
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RS232 是點對點的通信方式，沒有考慮串行總線，故不能實作組網的功能
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使用一根信號線和一根信號回傳線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性 弱
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傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為 20Kbps ，現在由于采用了新的 UART 芯片，波特率達到 115.2Kbps
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傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為 50 米，實際上也只能用在 15 米 左右
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介面的信號電平值 較高（ 15V ）， 易損壞介面電路芯片，又因為 232 電平與 TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與 TTL 電路 連接
綜上，RS232理解為兩設備間串行通信的電氣傳輸協議更加合理、嚴謹些，而不應該是介面標準，
由于RS232具有上述的種種不足，EIA針對性的推出了RS422和RS485，
3、RS485，Recommended standard-485
RS485采用平衡驅動器將電平信號以差分方式進行傳輸，在終端再用差分接收器將差分信號轉換為邏輯電平信號；RS485有兩種制式，一種是兩根傳輸線構成的半雙工，另一種是4根傳輸線構成的全雙工，
（1）半雙工RS485
兩根傳輸線，將電平信號A通過平衡驅動器轉換為（a+）-（a-）兩個電平信號來傳輸，所以兩根線均用于單向的電信號傳輸（發送/接受），也就是說發送電信號時就無法同時接受電信號，接受電信號時無法發送電信號（即半雙工），具體如下圖所示，
（2）基于半雙工的RS485組網
RS-485采用半雙工作業方式，支持多點資料通信，RS-485總線網路拓撲一般采用終端匹配的總線型結構，即采用一條總線將各個節點串接起來，不支持環形或星型網路，如果需要使用星型結構，就必須使用485中繼器或者485集線器才可以，RS-485/422總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點，
注：上圖中的設備是UART，對應的介面為“A+”和“B-”，
（3）全雙工RS485
全雙工的RS485由四根傳輸線來負責全雙工的電信號傳輸，兩根線負責發送，同時，兩根線負責接受，
（4）RS485總結
- RS485有兩種作業制式，一是兩根傳輸線構成的半雙工，二是四根傳輸線構成的全雙工，目前應用廣泛的是兩根線構成的半雙工
- RS485 介面是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾性好
- RS485 介面的最大傳輸距離標準值為 1200 米（9600bps 時），實際上可達 3000 米
- RS-485 介面在總線上是允許連接多達128個收發器，用戶可以利用單一的 RS-485 介面方便地建立起設備網路
- RS-485 的資料最高傳輸速率為 10Mbps
- RS-485的邏輯"1"以兩線間的電壓差為+表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為- 表 示
4、RS232和RS485的區別
5、其它
- RS422使用較少，其和全雙工的RS485相類似，由四根傳輸線構成的信號傳輸，兩根用于以差分方式來發送信號，兩根用于以差分方式來接受信號，
- RS232、RS422和RS485三者可通過轉換介面設備來實作互聯互通，
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