工业物联网有线传输电气协议学习笔记
常见的电气协议有RS232、RS422和RS485，其中RS232和RS485应用较为广泛。
RS：Recommended standard的缩写
1、串行通信和并行通信
注：8信通（信通可简单理解为传输线）并行传输由于信道间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。
小结
考虑到成本和应用的可靠性，计算机与计算、计算机与外设间的远距离通信适合采用串行通行方式，计算机内部的近距离通信适合采用并行通信方式（并不是说内部都是这样）。
因此，工业物联设备的通信基本是采用串行通行方式，典型的串行通信标准有RS232、RS422和RS485，其中半双工的RS485使用最广。
2、RS232，Recommended standard-232
RS-232标准接口（又称EIA RS-232）是常用的串行通信接口标准之一，它是由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定，其全名是“数据终端设备( DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”——百度百科
但鄙人的理解为“RS232是常用的串行通信，之，电平信号传输协议；而不是接口标准，接口标准易理解为硬件标准，不严谨”，原因如下：
（1）在计算机世界里，所有的数据其实都是电信号，所谓的数据传输也就是电信号的传输，例如：0代表无电信号，1代表有电信号，0和1的组合构成各种数据、字符等；数据的传输就是电信号的传输，高低电信号有序的传输过去（通信中的物理层干的就是电信号传输），如下图所示。
注：这里的电信号可以是电压，也可以是电流。
采用串行通信方式，逐次将各比特位所代表的电平信号传输至目标端，由两根信号线连接，一根是信号发送线，一根是信号返回线，两根线均是单向传输；两根单向传输信号线使得设备在发送数据的同时也可以接受数据，称之为双工工作方式，如下图所示。
注：Tx表示数据发送端，Rx表示数据接收端；DTE为数据终端设备，DCE为数据通信设备。
（2）UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
是一种通用异步收发器，是设备间进行异步通信的关键模块。
UART负责处理数据总线和串口之间的串/并、并/串转换，并规定了帧格式；通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，就能在未共享时钟信号的情况下，仅用两根线（Rx、Tx）就可以完成通信过程，因此也称为异步串行通信。
如上图所示，为全双工的RS232串口通信过程示意图，DTE设备内部：UART采用并行方式从CPU读取数据，然后将数据逐位输出（并行转串行），通过DTE串口传输至DCE串口，串行数据通过UART将数据并行（串行转并行）写入memory/CPU/MCU中。反向的DCE传输数据至DTE中，同理。
（3）RS232总结
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RS232 是点对点的通信方式，没有考虑串行总线，故不能实现组网的功能
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使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性 弱
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传输速率较低，在异步传输时，波特率为 20Kbps 。现在由于采用了新的 UART 芯片，波特率达到 115.2Kbps
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传输距离有限，最大传输距离标准值为 50 米，实际上也只能用在 15 米 左右
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接口的信号电平值 较高（ 15V ）， 易损坏接口电路芯片，又因为 232 电平与 TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与 TTL 电路 连接
综上，RS232理解为两设备间串行通信的电气传输协议更加合理、严谨些，而不应该是接口标准。
由于RS232具有上述的种种不足，EIA针对性的推出了RS422和RS485。
3、RS485，Recommended standard-485
RS485采用平衡驱动器将电平信号以差分方式进行传输，在终端再用差分接收器将差分信号转换为逻辑电平信号；RS485有两种制式，一种是两根传输线构成的半双工，另一种是4根传输线构成的全双工。
（1）半双工RS485
两根传输线，将电平信号A通过平衡驱动器转换为（a+）-（a-）两个电平信号来传输，所以两根线均用于单向的电信号传输（发送/接受），也就是说发送电信号时就无法同时接受电信号，接受电信号时无法发送电信号（即半双工），具体如下图所示。
（2）基于半双工的RS485组网
RS-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构，就必须使用485中继器或者485集线器才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。
注：上图中的设备是UART，对应的接口为“A+”和“B-”。
（3）全双工RS485
全双工的RS485由四根传输线来负责全双工的电信号传输，两根线负责发送，同时，两根线负责接受。
（4）RS485总结
- RS485有两种工作制式，一是两根传输线构成的半双工，二是四根传输线构成的全双工，目前应用广泛的是两根线构成的半双工
- RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好
- RS485 接口的最大传输距离标准值为 1200 米（9600bps 时），实际上可达 3000 米
- RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器，用户可以利用单一的 RS-485 接口方便地建立起设备网络
- RS-485 的数据最高传输速率为 10Mbps
- RS-485的逻辑"1"以两线间的电压差为+表示；逻辑"0"以两线间的电压差为- 表 示
4、RS232和RS485的区别
5、其它
- RS422使用较少，其和全双工的RS485相类似，由四根传输线构成的信号传输，两根用于以差分方式来发送信号，两根用于以差分方式来接受信号。
- RS232、RS422和RS485三者可通过转换接口设备来实现互联互通。