常用串口通訊技術(shù)

常用串口通訊技術(shù)第1頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一串口通信標(biāo)準(zhǔn)串行通信需完成的基本任務(wù)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)RS-422/RS-485RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)RS-422與RS-485傳輸線(xiàn)上匹配的一些說(shuō)明RS-422與RS-485的接地問(wèn)題RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)失效保護(hù)RS-422與RS-485的瞬態(tài)保護(hù)用RS485構(gòu)成總線(xiàn)型多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第2頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一串口通訊協(xié)議所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問(wèn)題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱(chēng)傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO/OSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。第3頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一串口通訊協(xié)議通常采用的通信協(xié)議有兩類(lèi)：異步協(xié)議同步協(xié)議同步協(xié)議又有面向字符面向比特面向字節(jié)計(jì)數(shù)其中，面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步協(xié)議主要用于DEC公司的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中。第4頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一同步通信協(xié)議采用同步通信時(shí)，將許多字符組成一個(gè)信息組，這樣，字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是，在每組信息（通常稱(chēng)為幀）的開(kāi)始處要加上同步字符，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符，因?yàn)橥絺鬏敳辉试S有間隙。在同步傳輸過(guò)程中，一個(gè)字符可以對(duì)應(yīng)5～8位。第5頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一同步通信協(xié)議同步傳輸時(shí)，一個(gè)信息幀中包含許多字符，每個(gè)信息幀用同步字符作為開(kāi)始，一般同步字符和空字符共用同一個(gè)代碼。在整個(gè)系統(tǒng)中，由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送端發(fā)送代碼。接收端檢測(cè)到有一串?dāng)?shù)位和同步字符相匹配時(shí)，就認(rèn)為開(kāi)始一個(gè)信息幀，于是，把此后的數(shù)位作為實(shí)際傳輸信息來(lái)處理。第6頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS232/RS422/RS485通訊技術(shù)RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布，命名為EIA-232-E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。為彌補(bǔ)RS-232通信距離短、速率低等不足，EIA又提出了RS-422。第7頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS232/RS422/RS485通訊技術(shù)RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線(xiàn)上連接最多10個(gè)接收器。它是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線(xiàn)共模范圍。第8頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS232/RS422/RS485通訊技術(shù)RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶(hù)可以建立自己的高層通信協(xié)議。第9頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一串行通訊的基本任務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化進(jìn)行串－并轉(zhuǎn)換控制數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)進(jìn)行TTL與EIA電平轉(zhuǎn)換提供接口標(biāo)準(zhǔn)所要求的信號(hào)線(xiàn)第10頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因?yàn)閬?lái)自CPU的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以接口電路應(yīng)具有實(shí)現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務(wù)。在異步通信方式下，接口自動(dòng)生成起止式的幀數(shù)據(jù)格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。第11頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

串行通訊的基本任務(wù)進(jìn)行串－并轉(zhuǎn)換：串行傳送，數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，而計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)。所以當(dāng)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)送至數(shù)據(jù)發(fā)送器時(shí)，首先把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)才能送入計(jì)算機(jī)處理。因此串并轉(zhuǎn)換是串行接口電路的重要任務(wù)。第12頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

串行通訊的基本任務(wù)控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應(yīng)具有對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率――波特率進(jìn)行選擇和控制的能力。第13頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

串行通訊的基本任務(wù)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)：在發(fā)送時(shí)接口電路對(duì)傳送的字符數(shù)據(jù)自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位或其他校驗(yàn)碼。在接收時(shí)，接口電路檢查字符的奇偶校驗(yàn)或其他校驗(yàn)碼，確定是否發(fā)生傳送錯(cuò)誤。第14頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

串行通訊的基本任務(wù)進(jìn)行TTL與EIA電平轉(zhuǎn)換：CPU和終端均采用TTL電平及正邏輯，它們與EIA采用的電平及負(fù)邏輯不兼容，需在接口電路中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第15頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

串行通訊的基本任務(wù)提供接口標(biāo)準(zhǔn)所要求的信號(hào)線(xiàn)：遠(yuǎn)距離通信采用MODEM時(shí)，需要9根信號(hào)線(xiàn)；近距離零MODEM方式，只需要3根信號(hào)線(xiàn)。這些信號(hào)線(xiàn)由接口電路提供，以便與MODEM或終端進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與控制。第16頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊典型的RS-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在-5～-15V電平當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線(xiàn)上為T(mén)TL，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線(xiàn)上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平第17頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線(xiàn)上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/sRS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信第18頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS232/RS485/RS422的電氣參數(shù)表規(guī)定RS232RS422R485工作方式單端差分差分節(jié)點(diǎn)數(shù)1收、1發(fā)1發(fā)10收1發(fā)32收最大傳輸電纜長(zhǎng)度50英尺400英尺400英尺最大傳輸速率20Kb/S10Mb/s10Mb/s最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓+/-25V-0.25V～+6V-7V～+12V驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)電平

(負(fù)載最小值)負(fù)載+/-5V～+/-15V+/-2.0V+/-1.5V驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)電平

(空載最大值)空載+/-25V+/-6V+/-6V驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗(Ω)3K～7K10054擺率(最大值)30V/μsN/AN/A接收器輸入電壓范圍+/-15V-10V～+10V-7V～+12V接收器輸入門(mén)限+/-3V+/-200mV+/-200mV接收器輸入電阻(Ω)3K～7K4K(最小)≥12K驅(qū)動(dòng)器共模電壓-3V～+3V-1V～+3V接收器共模電壓-7V～+7V-7V～+12V第19頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為A，另一線(xiàn)定義為B，如圖GND

ENABLE使能端對(duì)RS485是必須的對(duì)RS422可選ABC+6V+2V-2V-6V第20頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一平衡傳輸——發(fā)送端正電平在+2～+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)負(fù)電平在-2～-6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)另有一個(gè)信號(hào)地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這個(gè)“使能”端是可用可不用的“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線(xiàn)的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱(chēng)作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。第21頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一平衡傳輸——接收器接收端也作與發(fā)送端相對(duì)的規(guī)定收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線(xiàn)將A-A、B-B對(duì)應(yīng)相連，當(dāng)在收端AB之間有大于+200mV的電平時(shí)，輸出正邏輯電平，小于-200mV時(shí)，輸出負(fù)邏輯電平。接收器接收平衡線(xiàn)上的電平范圍通常在200mV至6V之間。第22頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422電氣規(guī)定RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）RS-422四線(xiàn)接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線(xiàn)）實(shí)現(xiàn)。第23頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422電氣規(guī)定RS422的四線(xiàn)接口RS422的DB9引腳定義第24頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422電氣規(guī)定RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/sRS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)（一般在300米以下）可不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。第25頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-485電氣規(guī)定由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設(shè)備。第26頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖RS485的二線(xiàn)制接線(xiàn)RS485的四線(xiàn)制接線(xiàn)方式第27頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-485電氣規(guī)定RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間RS-485接收器最小輸入阻抗為12kΩ，RS-422是4kΩRS-485滿(mǎn)足所有RS-422的規(guī)范所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。第28頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-485電氣規(guī)定RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)雙絞線(xiàn)最大傳輸速率僅為1Mb/s。RS-485需要2個(gè)終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不接。第29頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)

RS-422可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：第30頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)采用一條雙絞線(xiàn)電纜作總線(xiàn)，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)從總線(xiàn)到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線(xiàn)中的反射信號(hào)對(duì)總線(xiàn)信號(hào)的影響最低。a，b，c這三種網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。第31頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)應(yīng)注意總線(xiàn)特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線(xiàn)的不同區(qū)段采用了不同電纜或某一段總線(xiàn)上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝再者是過(guò)長(zhǎng)的分支線(xiàn)引出到總線(xiàn)總之，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線(xiàn)。第32頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485傳輸線(xiàn)上匹配的一些說(shuō)明

對(duì)RS-422與RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)一般要使用終接電阻進(jìn)行匹配但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配那么在什么情況下不用考慮匹配呢？理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開(kāi)始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，可以用一條經(jīng)驗(yàn)性的原則來(lái)判斷在什么樣的數(shù)據(jù)傳輸速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過(guò)電信號(hào)沿總線(xiàn)單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。第33頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485傳輸線(xiàn)上匹配的一些說(shuō)明一般終端匹配采用終接電阻方法RS-422在總線(xiàn)電纜的遠(yuǎn)端并接電阻RS-485則應(yīng)在總線(xiàn)電纜的開(kāi)始和末端都需并接終接電阻。終接電阻一般在RS-422網(wǎng)絡(luò)中取100Ω，在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線(xiàn)電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。第34頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485傳輸線(xiàn)上匹配的一些說(shuō)明比較省電的匹配方式是RC匹配：利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷還有一種采用二極管的匹配方法這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的。節(jié)能效果顯著。RS485網(wǎng)絡(luò)的RC匹配法RS485網(wǎng)絡(luò)的二極管匹配法第35頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的接地問(wèn)題系統(tǒng)接地是個(gè)很重要的問(wèn)題，但常常被忽視。接地處理不當(dāng)往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作甚至危及系統(tǒng)安全。因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不合理會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，尤其是在工作環(huán)境比較惡劣和傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下，對(duì)于接地的要求更為嚴(yán)格。否則接口損壞率較高。很多情況下，連接RS-422、RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有下面二個(gè)原因：第36頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一共模干擾問(wèn)題RS-422與RS-485接口均采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線(xiàn)之間的電位差就可以了。收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，如RS-422共模電壓范圍為-7～+7V，而RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿(mǎn)足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。第37頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一共模干擾問(wèn)題（續(xù)）當(dāng)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A向接收器B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A的輸出共模電壓為VOS，由于兩個(gè)系統(tǒng)具有各自獨(dú)立的接地系統(tǒng)，存在著地電位差VGPD。接收器輸入端的共模電壓VCM就會(huì)達(dá)到VCM=VOS+VGPD。RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定VOS≤3V但VGPD可能會(huì)有很大幅度（十幾伏甚至數(shù)十伏），并可能伴有強(qiáng)干擾信號(hào)，致使接收器共模輸入VCM超出正常范圍，并在傳輸線(xiàn)路上產(chǎn)生干擾電流，輕則影響正常通信，重則損壞通信接口電路。第38頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一EMI問(wèn)題發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線(xiàn)就會(huì)像一個(gè)巨大的天線(xiàn)向外輻射電磁波。RS-422、RS-485盡管采用差分平衡傳輸方式，但對(duì)整個(gè)RS-422或RS-485網(wǎng)絡(luò)，必須有一條低阻的信號(hào)地。一條低阻的信號(hào)地將兩個(gè)接口的工作地連接起來(lái)，使共模干擾電壓VGPD被短路。這條信號(hào)地可以是額外的一條線(xiàn)（非屏蔽雙絞線(xiàn)），或者是屏蔽雙絞線(xiàn)的屏蔽層。這是最通常的接地方法第39頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一EMI問(wèn)題值得注意的是，這種做法僅對(duì)高阻型共模干擾有效，由于干擾源內(nèi)阻大，短接后不會(huì)形成很大的接地環(huán)路電流，對(duì)于通信不會(huì)有很大影響。當(dāng)共模干擾源內(nèi)阻較低時(shí)，會(huì)在接地線(xiàn)上形成較大的環(huán)路電流，影響正常通信。因此，可以采取以下三種措施：第40頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一EMI問(wèn)題如果干擾源內(nèi)阻不是非常小，可以在接地線(xiàn)上加限流電阻以限制干擾電流。接地電阻的增加可能會(huì)使共模電壓升高，但只要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)就不會(huì)影響正常通信。采用浮地技術(shù)，隔斷接地環(huán)路。這是較常用也是十分有效的一種方法，當(dāng)共模干擾內(nèi)阻很小時(shí)上述方法已不能奏效，此時(shí)可以考慮將引入干擾的節(jié)點(diǎn)（例如處于惡劣的工作環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）浮置起來(lái)（也就是系統(tǒng)的電路地與機(jī)殼或大地隔離），這樣就隔斷了接地環(huán)路，不會(huì)形成很大的環(huán)路電流第41頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一EMI問(wèn)題采用隔離接口。有些情況下，出于安全或其它方面的考慮，電路地必須與機(jī)殼或大地相連，不能懸浮，這時(shí)可以采用隔離接口來(lái)隔斷接地回路，但是仍然應(yīng)該有一條地線(xiàn)將隔離側(cè)的公共端與其它接口的工作地相連。第42頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)失效保護(hù)

由于在主機(jī)在發(fā)端發(fā)完一個(gè)信息數(shù)據(jù)后，將總線(xiàn)置于第三態(tài)，即總線(xiàn)空閑時(shí)沒(méi)有任何信號(hào)驅(qū)動(dòng)總線(xiàn)，使A-B之間的電壓在-200～+200mV直至趨于0V這帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題：接收器輸出狀態(tài)不確定。如果接收機(jī)的輸出為0V，網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)將把其解釋為一個(gè)新的啟動(dòng)位，并試圖讀取后續(xù)字節(jié)，由于永遠(yuǎn)不會(huì)有停止位，產(chǎn)生一個(gè)幀錯(cuò)誤結(jié)果，不再有設(shè)備請(qǐng)求總線(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)陷于癱瘓狀態(tài)。除上述所述的總線(xiàn)空閑會(huì)造成兩線(xiàn)電壓差低于200mV的情況外，開(kāi)路或短路時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種情況。故應(yīng)采取一定的措施避免接收器處于不確定狀態(tài)。第43頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)失效保護(hù)在總線(xiàn)上加偏置當(dāng)總線(xiàn)空閑或開(kāi)路時(shí)，利用偏置電阻將總線(xiàn)偏置在一個(gè)確定的狀態(tài)（差分電壓≥-200mV）。將A上拉到地，B下拉到5V，電阻的典型值是1kΩ，具體數(shù)值隨電纜的電容變化而變化。比較經(jīng)典的方法，仍然不能解決總線(xiàn)短路時(shí)的問(wèn)題，有些廠家將接收門(mén)限移到-200mV/-50mV，可解決這個(gè)問(wèn)題。不僅省去了外部偏置電阻，而且解決了總線(xiàn)短路情況下的失效保護(hù)問(wèn)題。第44頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的瞬態(tài)保護(hù)信號(hào)接地措施，只對(duì)低頻率的共模干擾有保護(hù)作用，對(duì)于頻率很高的瞬態(tài)干擾就無(wú)能為力了。由于傳輸線(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)而言就是相當(dāng)于電感，因此對(duì)于高頻瞬態(tài)干擾，接地線(xiàn)實(shí)際等同于開(kāi)路。這樣的瞬態(tài)干擾雖然持續(xù)時(shí)間短暫，但可能會(huì)有成百上千伏的電壓。第45頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RS-422與RS-485的瞬態(tài)保護(hù)一般在切換大功率感性負(fù)載如電機(jī)、變壓器、繼電器等或閃電過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生幅度很高的瞬態(tài)干擾，如果不加以適當(dāng)防護(hù)就會(huì)損壞RS-422或RS-485通信接口。對(duì)于這種瞬態(tài)干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護(hù)。第46頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一隔離保護(hù)方法將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中的電隔離層上，由于隔離層的高絕緣電阻，不會(huì)產(chǎn)生損害性的浪涌電流，起到保護(hù)接口的作用通常采用高頻變壓器、光耦等元件實(shí)現(xiàn)接口的電氣隔離優(yōu)點(diǎn)是可以承受高電壓、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的瞬態(tài)干擾，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較容易缺點(diǎn)是成本較高第47頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，2月20日，星期一旁路保護(hù)方法這種方案利用瞬態(tài)抑制元件（如TVS、MOV、氣體放電管等）將危害性的瞬態(tài)能量旁路到大地優(yōu)點(diǎn)是成本較低缺點(diǎn)是保護(hù)能力有限，只能保護(hù)一定能量以?xún)?nèi)的瞬態(tài)干擾，持續(xù)時(shí)間不能很長(zhǎng)，而且需要有一條良好的連接大地的通道，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難第48頁(yè)，共55頁(yè)，2023年，