RS232、RS485研究ノート

産業用インターネットオブシングス有線伝送電気プロトコル研究ノート

一般的な電気プロトコルはRS232、RS422、RS485で、その中でRS232とRS485が広く使用されています。

RS：推奨規格の略語

1、串行通信和并行通信

注：8- Xintong（Xintongは単に伝送ラインとして理解できます）チャネル間の容量誘導による並列伝送、長距離伝送の信頼性は低くなります。

概要

アプリケーションのコストと信頼性を考慮すると、コンピューターとコンピューティング、コンピューターと周辺機器の間の長距離通信はシリアル通信に適しており、コンピューター内の短距離通信はパラレル通信に適しています（内部で同じであるとは言えません）。

そのため、産業用IoT機器の通信は基本的にシリアル通信モードを採用しており、代表的なシリアル通信規格はRS232、RS422 、RS485であり、その中でも半二重RS485が最も広く使用されています。

2、RS232、推奨規格-232

RS-232 （としても知られている標準インタフェースEIA RS-232 ）一般的に使用されるの一つであるシリアル通信インタフェース規格。これは、共同により設立された電子工業会（EIA）で1970年に連動ベルシステムとモデムメーカーやコンピュータ端末メーカー。開発し、そのフルネームは「間のシリアルバイナリデータ交換・インタフェースのための技術基準データ端末装置（DTE）とデータ通信機器（DCE）」- Baiduの百科事典

しかし、「RS232は、レベル信号伝送プロトコルである一般的に使用されるシリアル通信であり、ハードウェア標準として理解しやすく、厳密ではないインターフェイス標準ではない」ことを理解しています。理由は次のとおりです。

（1）コンピュータの世界では、すべてのデータは実際には電気信号です。いわゆるデータ送信は電気信号の送信です。たとえば、0は電気信号がないことを意味し、1は電気信号を意味し、0と1の組み合わせはさまざまな構成になります。データ、文字など。データの送信は電気信号の送信であり、高低の電気信号は次の図に示すように規則正しく送信されます（通信の物理層は電気信号の送信です）。

注：ここでの電気信号は、電圧または電流にすることができます。

シリアル通信を使用して、各ビットで表されるレベル信号がターゲットエンドに連続して送信され、2本の信号線で接続されます。1本は信号送信線、もう1本は信号戻り線で、両方の線は単方向です。送信; 2つの単方向送信信号線により、デバイスはデータの送信中にデータを受信できます。これは、次の図に示すように、二重動作モードと呼ばれます。

注：Txはを表すエンドデータ送信、Rxは受信側のデータを表し、DTEは、スタンドデータ端末装置のための、およびDCEは、スタンドのためのデータ通信装置。

（2）UART：ユニバーサル非同期レシーバ/トランスミッタ

これは、ユニバーサル非同期受信機/送信機であり、デバイス間の非同期通信のための重要なモジュールです。

UARTは、データバスとシリアルポート間のシリアル/パラレルおよびパラレル/シリアル変換の処理を担当し、フレーム形式を指定します。通信当事者が同じフレーム形式とボーレートを採用している限り、クロック信号を共有することなく、クロック信号を共有することしかできません。通信プロセスは2本のワイヤ（Rx 、Tx ）で完了することができるため、非同期シリアル通信とも呼ばれます。

上図に示すように、全二重RS232シリアル通信プロセスの概略図です。DTEデバイス内：UARTはCPUからデータを並列に読み取り、データをビットごとに（シリアルに並列に）出力し、DTEシリアルポートを介してDCEシリアルポートに送信します。、シリアルデータは、UARTを介してメモリ/ CPU / MCUに並列（シリアルからパラレル）で書き込まれます。逆DCEはデータをDTEに送信します。同じことが当てはまります。

（3）RS232の概要

RS232 はポイントツーポイント通信方式であり、シリアルバスを考慮していないため、ネットワーク機能を実現できません。
シグナルラインとシグナルリターンラインを使用して、コモングラウンド伝送フォームを形成します。このコモングラウンド伝送は、コモンモード干渉を受けやすいため、アンチノイズ干渉が弱くなります。
伝送速度が遅い非同期伝送では、ボーレートは 20Kbps です。新しい UART チップのおかげで、ボーレートは115.2Kbpsに達しました。
伝送距離に制限があり、最大伝送距離の基準値は 50 メートルで、実際には約 15 メートルでしか使用できません。
インターフェース信号レベル値が高く（ 15V ）、インターフェース回路チップが壊れやすく、 232 レベルと TTL はレベルと互換性がないため、接続された変換回路 TTL 回路をレベル調整するために使用する必要があります

要約すると、RS232は、インターフェイス標準ではなく、2つのデバイス間のシリアル通信のためのより合理的で厳密な電気伝送プロトコルであると理解されています。

RS232には上記のさまざまな欠陥があるため、EIAは特にRS422とRS485を導入しました。

3、RS485、推奨規格-485

RS485は、平衡型ドライバーを使用してレベル信号を差動方式で送信し、次に端末で差動レシーバーを使用して差動信号を論理レベル信号に変換します。RS485には2つの形式があり、1つは2つの伝送ラインで構成される半二重で、もう1つは1つは、4本の送電線で構成される全二重です。

（1）半二重RS485

2本の伝送ライン、レベル信号Aは（a + ）- （a- ）2つのレベル信号に変換されてバランスドライバーを介して伝送されるため、両方のラインは一方向の電気信号伝送（送信/受信）にも使用されます。つまり、下図に示すように、電気信号を送信するときに同時に電気信号を受信することはできません。また、電気信号を受信するときに電気信号を送信することもできません（つまり、半二重）。

（2）半二重に基づくRS485ネットワーキング

RS-485は半二重動作モードを採用し、マルチポイントデータ通信をサポートします。RS-485バスネットワークトポロジが一般的に使用されているのは、全体的な線形構造です。つまり、バスは各ノードを直列に接続するために使用され、リングネットワークまたはスターネットワークはサポートされていません。スター構造を使用する必要がある場合は、485リピーターまたは485ハブを使用する必要があります。RS-485 / 422バスは、通常、最大32ノードをサポートします。特別な485チップを使用すると、128または256ノードに到達でき、最大で400ノードをサポートできます。

注：上の図のデバイスはUARTであり、対応するインターフェースは「A +」と「B-」です。

（3）全二重RS485

全二重RS485の場合、4本の伝送ラインが全二重電気信号の伝送を担当し、2本のワイヤが送信を担当し、同時に2本のワイヤが受信を担当します。

（4）RS485の概要

RS485には2つの動作モードがあります。1つは2つの伝送ラインで形成される半二重、もう1つは4つの伝送ラインで形成される全二重です。現在、2つのラインで形成される半二重が広く使用されています。
RS485インターフェースは、バランスの取れたドライバーと差動レシーバーの組み合わせであり、優れたアンチノイズ干渉を備えています。
RS485インターフェースの最大伝送距離の標準値は1200メートル（9600bps ）で、実際には3000メートルに達する可能性があります。
RS-485インターフェースにより、バス上で最大128のトランシーバーを接続でき、ユーザーは単一のRS-485インターフェースでデバイスネットワークを簡単に確立できます。
RS-485の最大データ伝送速度は10Mbpsです
RS-485は、2本の線の間の論理「1」の電圧差+を表し、2本の線の間の論理「0」の電圧差-を表します

4.RS232とRS485の違い

5.その他

RS422はあまり使用されていません。全二重RS485に似ています。信号送信用に4本、差動方式で信号を送信するために2本、差動方式で信号を受信するために2本の伝送ラインで構成されています。
RS232、RS422、RS485は、インターフェースデバイスを変換することで相互接続できます。

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