总线内容简介RS422/485总线内容简介

平衡传输

RS422/485差分电平规定

RS422/485总线连接方式

RS422/485总线特性

RS422/485/232总线特性对比 RS422/485/232总线特性对比

RS422/485总线抗共模干扰、EMI以及瞬时保护

RS422/485总线使用注意事项

RS422/485总线RS422/485总线

RS‐422（EIA RS‐422‐A Standard）是Apple的Macintosh计算机的串口

连接标准。RS‐422使用差分信号，RS‐232使用非平衡参考地的信号。差

分传输使用两根线发送和接收信号，对比RS‐232，它能更好的抗噪声和

有更远的传输距离。在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输距离是一

个很大的优点个很大的优点。

RS‐485（EIA‐485标准）是RS‐422的改进，因为它增加了设备的个数，

从10个增加到32个 同时定义了在最大设备个数情况下的电气特性 以从10个增加到32个，同时定义了在最大设备个数情况下的电气特性，以

保证足够的信号电压。RS‐485是RS‐422的超集，因此所有的RS‐422设备

可以被RS‐485控制。RS‐485可以用超过4000英尺（1200m）的线进行串可以被RS 485控制。RS 485可以用超过4000英尺（1200m）的线进行串

行通行。

平衡传输平衡传输

RS‐422/485数据信号采用差分传输方式（也称作平衡传输）：RS 422/485数据信号采用差分传输方式（也称作平衡传输）：

TTL TTLRS - 232C

TTLTTL

RS - 423A

+–

RS - 422A

非平衡式差分传输

TTL TTL

RS 422A

+–

平衡线

平衡传输平衡传输

RS485用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常RS485用 对双绞线，将其中 线定义为A，另 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‐2～‐6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS‐485中还有使能信号 用于控制发送驱动器处于高阻状态 RS422中没有使能端有使能信号，用于控制发送驱动器处于高阻状态。RS422中没有使能端。

RS422/485差分电平规定RS422/485差分电平规定

接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连：

if  A－B        200mV,  TTL ＝ 1≥

if  A－B ≤－200mV,  TTL ＝ 0 

接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

RS422定义（DB9）RS422定义（DB9）

管脚 信号 描述

1 GND 地

2 TXA 发送正 有时称TX＋或A2 TXA 发送正，有时称TX＋或A

3 RXA 接收正，有时称RX＋或Y

4

5

6 TXB 发送负，有时称TX－或B

7 RXB 接收负，有时称RX－或Z

8

9 +9V 电源9 +9V 电源

连接器不管用什么型号，使用时信号线连接OK即可。

RS422连接方式RS422连接方式

RS422采用四线制A B Y Z 一般还有一个地线RS422采用四线制A、B、Y、Z， 般还有 个地线。

最多可接10各节点，其中一个为主设备，其余为从设备，从设备之间不能通信，故RS422支持点对多的双向通信。

接收器输入阻抗为4K，发送端最大负载驱动能力为10×4K＋100（匹配电阻）。

RS422部分特性RS422部分特性

传输速率 传输速率

最大10Mb/s，100米长的双绞线上能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

最大传输距离

最大约1200米/400英尺，一般在100kb/s以下才能达到最大传输距离。

通信方式

点对多的全 向通信 主多从点对多的全双工双向通信，一主多从。

节点数

最多10个 含主设备最多10个，含主设备。

端接电阻

一般短距离（< 300m）可以不接匹配电阻，在远距离传输时需要在传输电缆的最远端接100欧姆的匹配电阻。实际应用中匹配电阻与传输电缆的特性阻抗有关。

RS485连接方式

RS485是从RS422发展起来的，采用一对差分线A和B，还有一个使能信号可以使A和B处于高阻态号可以使A和B处于高阻态。

RS485标准满足RS422规范，所以RS485驱动器可在RS422网络中应用。

1200mA

B

A

B

RT Rt Rt

120 120终端电阻 终端电阻

使能 使能

RA

BT

电源100 0.5W

100 0.5W100 0.5W

电源

使能 使能A

B

大地 电路地电源地

电源地大地电路地A

BA

T使能

B

R使能

A

AR

A

B

电源100 0.5W

100 0.5W

使能

T

100 0.5W电源

A

B

大地 电路地电源地

电源地大地电路地

RS485部分特性RS485部分特性

传输速率 传输速率

最大10Mb/s，100米长双绞线上能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

最大传输距离

最大约1200米/400英尺，一般在100kb/s以下才能达到最大传输距离。

通信方式

点对多的半 向通信 可多主设备点对多的半双工双向通信，可多主设备。

节点数

最多32个节点（对标准阻抗负载 输入阻抗 12K）≥最多32个节点（对标准阻抗负载，输入阻抗 12K）。

端接电阻

一般短距离（< 300m）可以不接匹配电阻，在远距离传输时需要在传

≥

输电缆的两端接120欧姆的匹配电阻。实际应用中匹配电阻与传输电缆的特性阻抗有关。

RS422/485/232总线对比RS422/485/232总线对比

规定 RS232 RS422 RS485

工作方式 单端 差分 差分

节点数 1收，1发 1发10收 1发32收

最大传输距离 米 米 米最大传输距离 15米 1200米 1200米

最大传输速率 200kb/s 10Mb/s 10Mb/s

最大驱动输出电压 +/‐25V －0.25～＋6V －7V～＋12V

输出信号电平（带载最小） +/‐5V～+/‐15V +/‐2 0V +/‐1 5V输出信号电平（带载最小） +/‐5V +/‐15V +/ 2.0V +/ 1.5V

输出信号电平（空载最大） +/‐25V +/‐6V +/‐6V

RS422/485/232总线对比RS422/485/232总线对比

规定 RS232 RS422 RS485

驱动器负载阻抗(Ω) 3K～7K 100 54/120

摆率(最大值) 30V/μs N/A N/A

接收 输 电 围接收器输入电压范围 +/‐15V ‐10V～+10V ‐7V～+12V

接收器输入门限 +/‐3V +/‐200mV +/‐200mV

接收器输入阻抗 3K～7K 4K(最小) ≥12K

驱动器共模电压 N/A 3V～+3V 1V～+3V驱动器共模电压 N/A ‐3V～+3V ‐1V～+3V

接收器共模电压 N/A ‐7V～+7V ‐7V～+12V

RS422/485总线网络安装注意点RS422/485 总线网络安装注意点

RS 422可支持10个节点 RS 485支持32个节点 多节点构成网络时网RS‐422可支持10个节点，RS‐485支持32个节点，多节点构成网络时网

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：网络时，应注意如下几点：

1、布线时应该尽量使用一条单一的连续的信号通道作为总线，从总

线到节点的引出线尽量短，以便使信号在各支路末端反射后与原信号的叠线到节点的引出线尽量短 以便使信号在各支路末端反射后与原信号的叠

加对总线信号的影响最低。

2、总线在布线时，应避免与动力线系统电源线靠近且平行布置，尽

量与其距离远一些布置。

3、整个系统中尽量使用一种电缆；各收发器应尽量均匀的分布于总

线上，不能某一段总线上安装过多的收发器，或过长的分支引入到总线。

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。

RS422/485 总线网络安装注意点/ 总线网络安装注意点

实际应用中常见的一些错误连接方式（a，b，c）和

确的连接方式正确的连接方式（d，e，f）。a，b，c 这三种网络连接尽管不正确 在短距离 低速管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。

RS422/485传输匹配/ 传输匹配

对RS 422与RS 485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配 但在短距对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距

离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？

理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采

样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国

MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据

速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）

超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。例如

具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为

250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns（24AWG PVC电缆），

那么只要数据速率在250kb/ 以内 电缆长度不超过16米 采用MAX483作那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作

为RS-485接口时就可以不加终端匹配。

RS422/485传输匹配/ 传输匹配

般终端匹配采用终接电阻方法 S 422在总线电缆的远端并接电阻一般终端匹配采用终接电阻方法，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，

RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在

RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的

电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法

简单有效。

但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的

系统不太适合。

RS422/485传输匹配/ 传输匹配

另外 种比较省电的匹另外一种比较省电的匹

配方式是RC匹配，如右图。

利用一只电容C隔断直

流成分可以节省大部分功率。

但电容C 的取值是个难点，

需要在功耗和匹配质量间进

行折衷。

RS422/485传输匹配/ 传输匹配

还有 种采用 极管还有一种采用二极管

的匹配方法，如右图。

这种方案虽未实现真

正的“匹配”，但它利用

二极管的钳位作用能迅速

削弱反射信号，达到改善

信号质量的目的。节能效

果显著。

RS422/485的网络介质/ 的网络介质

S422/48 网络的传输介质 般选用双绞线 在环境干扰比较大的时RS422/485网络的传输介质一般选用双绞线，在环境干扰比较大的时

候，可以选用带屏蔽的双绞线，屏蔽层应在网络的源端单点接地，可有效

地防止外界干扰。总线到节点的引出可以使用以太网上经常使用的二分口，

也可以考虑直接将两个直接相连的RJ45插座做到采集板上。

当RS485网络节点数量增加，（>32）或通讯距离超过1200m时，应在

网络中适当地加入RS485中继器（最好是隔离型的），以保证网络的通信

顺畅。另外，可以同时利用双绞线的空闲线路来传电源和地，这样即解决

了采集板的供电问题,又解决了485网络中共模干扰的问题。

RS422/485的接地不当之共模干扰/ 的接地不当之共模干扰

很多情况下，连接RS-422、RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞很多情况下，连接RS 422、RS 485通信链路时只是简单地用 对双绞

线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种

连接方法在许多场合是能正常工作的 但却埋下了很大的隐患 这有下面连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面

二个原因：

1 共模干扰问题 RS 422与RS 485接口均采用差分方式传输信号方1．共模干扰问题：RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方

式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电

位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，如RS-

422共模电压范围为-7～+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，

只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出

此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

RS422/485的接地不当之共模干扰/ 的接地不当之共模干扰

分析： 接收端共模电压Vcm＝Vos＋Vgpd分析： 接收端共模电压Vcm＝Vos＋Vgpd。

Vos≤ 3V，Vgpd可能十几伏甚至几十伏。 Vcm＝？

RS422：Vcm范围为－7V～＋7V。

RS485：Vcm范围为－7V～＋12V。范围为

后果：轻则影响正常通信，重则烧毁通信接口电路。

RS422/485的接地不当之EMI/ 的接地不当之

2、EMI问题。发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，

如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整

个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整

个RS-422或RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将

两个接口的工作地连接起来 使共模干扰电压VGPD被短路 这条信号地可两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。这条信号地可

以是额外的一条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是

最通常的接地方法最通常的接地方法。

这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会

形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻形成很大的接 环路 流 对于 信不会有很大影响 当共模干扰源内阻

较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。可以采取以

下三种措施：

RS422/485的接地不当之EMI/ 的接地不当之

如 扰 内 常小 在接地线上加（1） 如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限

流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升

高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。

（2） 采用浮地技术 隔断接地环路 这是较常用也是十（2） 采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十

分有效的一种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏

效 此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处于恶劣的工作环效，此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处于恶劣的工作环

境的现场设备）浮置起来（也就是系统的电路地与机壳或大地

隔离） 这样就隔断了接地环路 不会形成很大的环路电流隔离），这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。

RS422/485的接地不当之EMI/ 的接地不当之

（3） 采用隔离接口 有些情况下 出于安全或其它方面（3） 采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有一条

地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。

RS422/485的网络失效保护/ 的网络失效保护

RS422/485标准都规定了接收器门限为±200mV。这样规定能够S / 85标准都规定了接收器门限为± 00 。这样规定能够

提供比较高的噪声抑制能力，当接收器A电平比B电平高+200mV以上

时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但由于第三态的存在，时 输出为正逻辑 反之 则输出为负逻辑 但由于第 态的存在

即在主机在发端发完一个信息数据后，将总线置于第三态，即总线

空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200～+200mV直

至趋于0V，这带来了一个问题：接收器输出状态不确定。如果接收

机的输出为0V，网络中从机将把其解释为一个新的启动位，并试图

读取后续字节，由于永远不会有停止位，产生一个帧错误结果，不

再有设备请求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会

造成两线电压差低于200mV的情况外，开路或短路时也会出现这种

情况。故应采取一定的措施避免接收器处于不确定状态。

RS422/485的网络失效保护/ 的网络失效保护

通常是在总线上加偏通常是在总线上加偏

置，当总线空闲或开路时，

利用偏置电阻将总线偏置利用偏置电阻将总线偏置

在一个确定的状态（差分

电压≥-200mV）。如右图。

将A下拉到地，B上拉到5V，

电阻的典型值是1kΩ，具

体数值随电缆的电容变化

而变化。

RS422/485的瞬时保护/ 的瞬时保护

信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于

频率很高的瞬态干扰就无能为力了。由于传输线对高频信号而

言就是相当于电感 因此对于高频瞬态干扰 接地线实际等同言就是相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同

于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百

上千伏的电压上千伏的电压。

实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。一般在切

换大功率感性负载如电机 变压器 继电器等或闪电过程中都换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都

会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏

RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或

旁路的方法加以防护。

RS422/485的瞬时保护/ 的瞬时保护

1、选择具有抗雷击、抗静电冲击特性的芯片。如果传输线架在条件1、选择具有抗雷击、抗静电冲击特性的芯片。如果传输线架在条件

比较恶劣的户外，接口芯片乃至整个系统都有可能遭到雷击；接口芯片在

使用、运输、焊接等过程中都有可能受到静电的冲击。雷击和静电冲击都

有可能损坏芯片，甚至导致整个系统瘫痪。此类芯片例如，MAX458E、

MAX487E、MAX1487E 、SN75LBC184等。

2、隔离保护方法。这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的

电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起

到保护接口的作用 通常采用高频变压器 光耦等元件实现接口的电气隔到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔

离，已有器件厂商将所有这些元件集成在一片IC中，使用起来非常简便，

如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的优点如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的优点

是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺

点是成本较高。

RS422/485的瞬时保护/ 的瞬时保护

3、旁路保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体3、旁路保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体

放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保

护能力有限，只能保护一定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而

且需要有一条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是

将隔离和旁路两种方案结合起来灵活加以运用。在这种方法中，隔离接口

对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电

压击穿。

RS422/485总线使用注意事项RS422/485 总线使用注意事项

串口设置要 致串口设置要一致

收发同名接线（A接A，B接B），设备一定要共地

一般采用双绞线，加屏蔽效果更好

单片机采用内部晶体时在高低温下因频率偏移导致波特单片机采用内部晶体时在高低温下因频率偏移导致波特

率变化，从而导致通信异常，尽可能采样外部晶振

组网时阻抗匹配组网时阻抗匹配

整个网络接口芯片电源电压一致，工作电压为3.3V的驱动

芯片接到5V的网络中长时间工作会被烧毁

不要带电插拔串口，至少要有一端处于掉电状态不要带电插拔串 至少要有 端处于掉电状态

谢 谢！