在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。

广泛用于工矿、交通运输等企业作为称重计量设备的电子汽车衡在数据处理等功能上的落后现状，对SCS系列全电子汽车衡显示仪表(XK3122豪华双显示称重仪)的数据通信接口进行测试和分析研究，提出一种基于微机RS232串行通信接口的称重数据采集方法，进一步结合RS422/RS485串行数据通信接口标准与特点实现了远程数据采集并在实际运用中得到验证，具有一定的推广价值。

典型的串行通标准是RS232和RS485，它们定义了电压，阻抗等，但不对软件协议给予定义，区别于RS232, RS485的特性包括：

1. RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。

3. RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺（约1219米），实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。应用RS-485 可以联网构成分布式系统。RS-485的”节点数”主要是依”接收器输入阻抗”而定。

因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串口调试软件。因为RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线，所以RS485接口均采用STP传输。 RS485接口接插件采用DB-9的9芯航空插头，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

串行通讯接口协议只是定义了传输的电压，阻抗等，编程方式和普通的串口编程一样。

以上人们了解了串口的协议，而人们日常工作中接触最多的是实际的一些设备的外部接口，人们如何从外形上就知道它是那种接口呢？制作线缆各针脚如何定义？上面人们知道了串口RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。从人们实际工作中碰到的使用最多的插口有三种DB9 DB25 RJ45，上面三种插口插件都可以用作串行通讯接口插口插件，也可以通过线缆进行插口之间的转换。下面人们就三种插口的针脚定义分别说明，三个插口之间的转换也只要按照插口定义的线缆跳接即可。

* DB9（9脚插口插座），9针串口功能。

* DB25（25脚插口插座），25针串口功能。

* 还有一种插口是RJ45，比如湖北台使用的品尼高mss1600、mss700视频服务器的编解码板控制口都为串口，插口是RJ45的，而播控机的串口插口是DB9，因此人们就需要使用转换线缆。转换线缆的针脚定义如图4。

RS485 半双工接法为：RX+ 和TX+ 并联为数据+；RX- 和小行星775 并联为控制资料公司。RS485 全双工/RS422 接法为：FULL 和GND 短接；信号线为RX+，TX+，RX-，TX-，可根据需要连接GND。

串口的扩展，人们知道一般一台计算机有两个串口，而对于一台播控计算机需要控制的设备远远不止两台设备，人们需要同时控制视频服务器，录像机、切换台、字幕机等各种设备。所以人们就需要对串口进行扩展，人们可以使用串口扩展卡对串口进行扩展，比如人们在播控系统中使用的串口扩展卡MOXA CI-134。

MOXA CI-134是专为工业环境通信应用设计的 RS-422/485 四串口卡。它支持4个独立的RS-422/485串行通讯接口，在一对多点的通信应用下，最多可控制128 个设备。为使RS-485 2线半双工操作变得更加简单，每片 CI-134 卡都具有数据流向自动控制（ADDC），不需软件操作。因此，在Windows应用下不需额外的编码就能控制RS-485半双工协议。为达到工业环境对高可靠性产品的要求，本系列产品提供可选择的光电隔离（2 KV）和浪涌保护（25 KV ESD）功能。

该产品特点包括：可选择光电隔离（2KV）和浪涌保护（25KV ESD）功能；提供数据流向自动控制ADDC （Automatic 数据 Direction ctrl）功能；RS-485 数据控制l: ADDC 或通过 RTS控制；内建终端电阻；采用芯片硬件流量控制，保证数据不流失；采用先进 ASIC 设计，返修率低；支持众多常见的操作系统。

RS-232：用于与调制解调器、打印机及其它PC外设之间的通信。最大电缆长度为100英尺(典型值)。

RS-422：适用于单主机(驱动器)工业环境。典型应用包括：过程自动化(化工、酿造、造纸)、工厂自动化(汽车制造、金属加工)、HVAC、安防、电机控制、运动控制等。

RS-485：适用于多主机/驱动器工业环境。其典型应用与RS-422相似，包括：过程自动化(化工、酿造、造纸)、工厂自动化(汽车制造、金属加工)、HVAC、安防、电机控制、运动控制。

人们知道串行通讯接口RS232有效传输距离为15米。人们播控中使用的录像机如DVCPRO、IMX控制接口有RS232、RS422多个接口供选择，如果使用pin9则为RS422接口，视频服务器编解码口控制都是RS422接口，只是插口为RJ45不是DB9的，需要转换线缆进行转换。因此人们在控制中根据以上特性可以灵活使用，人们由于主备控制切换的需要，以及距离的考虑统一选用RS422倒换开关进行倒换，控制RS422倒换开关的为RS232控制接口，这个直接由播控机本身的COM口来控制倒换开关进行倒换，其他控制录像机、切换台、视频服务器编解码卡使用MOXA卡扩展的RS422接口进入RS422倒换开关进行倒换。

整个系统中只有RS422倒换开口控制是播控机的COM（RS232）口控制，其他都是MOXA卡扩展的RS422接口，由于应急开关需要RS232所以在应急开关前面加了一个RS422转RS232的转换器。通过控制线播控机可以及时发出播控指令，也可以随时读取录像机、切换台、还有视频服务器的状态。以上只是播控机房的系统控制图。上载、总控机房的系统控制大致和这相同。

RS422总线、RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字PE线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是二者与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线、发送线和接受线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。

计算机控制在广电播控系统中运用会越来越广泛，而且随着计算机技术的不断发展，智能化也会不断提高，系统也会更加庞大，这就要求人们能更深入了解计算机的基础理论，这样才能更深入的了解系统，维护系统，保证系统的安全稳定运行，更好的保障安全播出。

门禁系统又称出入管理控制系统，专门用于控制和管理相关人员进出相应区域的数字化管理系统。对于办公区域而言，相关人员对于相应的区域的进出权限应该是有一定限制的，比如财务室，总裁办公室之类的区域就是普通员工不能随意进出的，而高层管理人员能有相应的授权进入相应的区域。传统的门锁是不能完全满足这些要求的，并且由于工作人员具有一定的流动性，不能杜绝有人私配钥匙从而导致泄密等问题。而门禁系统通过门禁管理软件对相应卡片进行相应的授权就可以实现这些功能，如果人员有流动，可以通过收回卡片或者取消授权控制管理相关人员的进入。

门禁系统所使用的通信线路有很多选择，有使用RS-232串行通讯接口直接与电脑连接的，也有使用RS-485总线作为数据通信线路的，还有使用TCP/IP网络作为数据通信线路的，RS-485总线由于使用简单，方便易用得到了广泛的应用。

市场上的RS-232转RS-485的反激式变压器，无源与有源两种

无源一般只是转换，有源的转换器除了实现232和485的转换，还能保证两者之间电气隔离！因为485的线路往往比较长，线路上有干扰，采取隔离措施后即使485线路上有干扰也不会影响232这边。

在多机通信中，最重要的是保证通信有条不紊地进行，因此需要严格的通信协议和完善的通信软件。 RS-485方式构成的多机通信系统采用主从式结构：主机控制多个从机，作为从机的单片机不主动发送命令或数据，一切都由主机单片机控制；并且在一个多机系统中，只有一台主机，各台从机之间不能相互通信，即使有信息交换也必须通过主机转发。采用RS-485构成的多机通信系统原理。

在总线末端接一个匹配电阻，吸收总线上的反射信号，使得正常传输信号无毛刺。匹配电阻的取值应该与总线的特性阻抗相当。在总线上没有信号传输时，总线处于悬浮状态，容易受干扰信号的影响。将总线上的差分信号的正端A+和负端B-之间接一个10K的电阻；负端B-和地间接一个10K的电阻，形成一个电阻网路。当总线上没有信号传输时，正端A+的电平大约为3.2V，负端B-的电平大约为1.6V，即使有干扰信号，也很难产生串行通信的起始信号0，从而增加了总线抗干扰的能力。

多机通信基本框图

在多机通信中，每台从机均分配有一个从机地址，主机与从机之间进行串行通信时，通常是主机先呼叫某从机地址，唤醒被叫从机后，主、从两机之间进行数据交换。而未被呼叫的从机则继续进行各自的工作。

一次完整的通信过程分为3个阶段：主机询问、从机应答和链路释放。主机询问阶段，主机以帧的形式将从机地址码、命令、数据和校验码传送到指定从机；从机应答阶段，从机解释接收的命令码，并组织相应帧信息回送到主机；链路释放阶段，从机清除接收缓冲区及相关变量，准备与主机下次通信。任何一次完整的通信过程都是由主机方发起的，从机在被主机寻址前只能处于侦听状态，从机在接收到地址码的第2个字节后，立即判断是否寻址自己，如果是．继续接受下面的数据，否则不与理睬。

485总线由于其布线简单，稳定可靠从而广泛的应用于视频监控，门禁对讲，楼宇报警等各个领域中，但是，在485总线布线过程中由于有很多不完全准确的概念导致出现很多问题。现在将一些错误的观念作出一些澄清。

485信号线不可以和power cord一同走线。在实际施工当中，由于走线都是通过管线走的，施工方有的时候为了图方便，直接将485信号线和电源线绑在一起，由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰，从而导致485信号不稳定，导致通信不稳定。

485信号线可以使用屏蔽线作为布线，也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的，即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰，使用双绞线进行485信号传输的时候，由于其双绞，干扰对于485+，485-的干扰效果都是一样的，那电压差依然是不变的，对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理，如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话，外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。

选择使用普通的超五类STP即网线就可以。由于原材料价格上涨，导致现在市场上的盘条鱼龙混杂，有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线，在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法：看网线截面，如果是铜色的话，就是铜丝，如为白色，则是用合金以次充好。合金一般比较脆，容易断，而且导电性远不如铜丝，很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线，其为屏蔽双绞线，传输线不是像网线那样为单股的铜丝，而是多股铜丝绞在一起形成一根线，从而即使某根小铜丝断掉，也不会影响整个的使用。

485布线借助485集线器和485中继器可以任意布设成星型接线与树形接线。485布线规范是必须要手牵手的布线，一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接，很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中，使用了星型接线和树形接线，有的时候整个系统非常稳定，但是有的时候则总是出现问题，又很难查找原因，一般都是由于不规范布线所引起的。

485总线必须要接地。在很多技术文档中，都提到485总线必须要接地，但是没有详细的提出如何接地。严格的说，485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地，不能多点接地，因为将其接地是因为要将PE线（一般都是屏蔽线作地线）上的电压保持一致，防止共模干扰，如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触，从而保证电压一致，因为在实际施工中，为了接线方便，将线剪成多段再连接，但是没有将屏蔽线作良好的连接，从而使得其地线分成了多段，电压不能保持一致，导致共模干扰。

平衡传输

RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2V~6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一‘’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输线的切断与连接。当‘’使能‘’端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作‘’第三态‘’，即它是有别于逻辑‘’1‘’与‘’0‘’的第三态。

RS-232-C：

RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国EIA，RS(Recommeded Standard)代表推荐标准，232是标识号，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。常用物理标准还有有EIA-RS-232-C、EIA-RS-422-A、EIA-RS-423A、EIA-RS-485。这里只介绍EIA-RS-232-C(简称232，RS232)。例如，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、逻辑电平和各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乐队)=+3～+15V。

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。

以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+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，也就是当传输电平的绝对值大于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的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。

EIA-RS-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够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。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成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芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。

2、接插件的机械特性：

连接器：由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。

（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：

①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22。

②20mA电流环信号 9个（12，13，14，15，16，17，19，23，24）。

③空6个（9，10，11，18，21，25）。

④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）。

DB-25型接插件的外形及信号线分配如图3所示。注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。

（2）DB-9连接器：

在AT机及以后，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COM2两个串口调试软件的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与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，必须使用专门的馈线。

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）。

最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。

3、RS-232C的接口信号：

RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，

（1）联络控制信号线：

数据装置准备好（数据 set ready-DSR)——有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。

数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。

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，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。

请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求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请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。

允许发送（Clear to send-CTS）——用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。

这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。

接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)——用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。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，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(数据 Carrier dectection-DCD）线。

振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。

（2）数据发送与接收线：

发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。

接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。

（3）PE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，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在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，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。

2个数据信号：发送TXD；接收RXD。

1个信号地线：SG。

6个控制信号：

DSR——数传机（即modem）准备好，数据 Set Ready。

DTR——数据终端（DTE，即微机接口电路，如英特尔8250/8251,16550）准备好，Data 端子板 Ready。

RTS——DTE请求DCE发送(Request To Send)。

CTS——DCE允许DTE发送（Clear To Send）,该信号是对RTS信号的回答。

DCD——数据载波检出，Data 载流子 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，通知DTE准备接收，并且由DCE将接收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收到交换机送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。

RS-422电气规定

由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Slave），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。RS-422需要一终端电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终端电阻，即一般在300米以下不需终端电阻。终端电阻接在传输电缆的最远端。

RS485 电气规定

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终端电阻等。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。而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。 RS-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满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。RS-485需要2个终端电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终端电阻，即一般在300米以下不需终端电阻。终端电阻接在传输总线的两端。

RS-422与RS-485：

RS-422可支持10个节点，RS-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结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：

* 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。

* 应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：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，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。 

给出了一种通用RS232-RS485串行通讯接口通信反激式变压器的硬件结构和程序实现。介绍了该转换器在电路测试技术课程电子实验报告中的应用实例。 

 串口扩展

串口的扩展，知道一般一台计算机有两个串口，而对于一台播控计算机需要控制的设备远远不止两台设备，我们需要同时控制视频服务器，录像机、切换台、字幕机等各种设备。所以就需要对串口进行扩展，可以使用串口扩展卡对串口进行扩展。