RS-232和RS-485信號超長距離通信解決方案

      串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-323C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。

 

　　在AT機(jī)及以后，不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個信號。DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號完全不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專門的電纜線。

 

　　電纜長度：在通信速率低于20kb/s時，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。最大直接傳輸距離說明：RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）?？梢娺@個最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。

 

　　由于RS-232規(guī)范出現(xiàn)的時間比較早，盡管這種標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在仍然普遍應(yīng)用在工業(yè)自動化、安放監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、等等諸多的領(lǐng)域，但它先天的缺陷卻也非常明顯，那就是它的電氣標(biāo)準(zhǔn)的限制，導(dǎo)致RS-232信號不能進(jìn)行長距離的通信，另外一個缺陷就是RS-232接口很容易因為浪涌、回路電壓等因素導(dǎo)致接口芯片的損壞?；谶@個現(xiàn)狀，波士電子已經(jīng)開發(fā)出RS-232的光隔遠(yuǎn)程收發(fā)器，這種產(chǎn)品能滿足RS-232在1000米左右的信號全雙工點對點（Point to Point）通信，而且兩端互相光電隔離。波士電子還有各種RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器也可以延長RS-232的通信距離，其中增強(qiáng)型的485A、485C型號的轉(zhuǎn)換器最遠(yuǎn)可以延長1800米。

  

　　但是這種方案還有不完美之處，那就是以雙絞線作為通信線纜介質(zhì)條件下，無法完成更遠(yuǎn)距離的通信。更遠(yuǎn)距離的通信，比如2000米以上，只能靠昂貴的光纖通信來解決這個需要，但這個方案明顯存在著布線昂貴，接口設(shè)備通常價格也比較高的問題?？縍S-485中繼器雖然也能夠繼續(xù)延長RS-485的距離，缺點在于長距離通信的野外對中繼器供電很不方便，另外中繼器也不適合多次級連。

 

　　波士電子根據(jù)客戶的需求，現(xiàn)在提供了一個RS-232或RS-485在以雙絞線作為通信介質(zhì)，半雙工通信、低速率模式下，可以將RS-232或RS-485信號傳送10公里以內(nèi)的解決方案，產(chǎn)品名稱為CAN232G的RS-232光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器以及產(chǎn)品名稱為CAN485G的RS-485光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器。

   

    此方案不僅可以解決RS-232/RS-485點對點通信，而且還可以組成帶有節(jié)點的總線制結(jié)構(gòu)，此種通信方式和通常的RS-485總線類似，在網(wǎng)絡(luò)中每個掛有型號為CAN232G的RS-232光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器的RS-232接口設(shè)備，或者掛接波士電子生產(chǎn)的型號為CAN485G的 RS-485光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器的RS-485設(shè)備，均可與上位主控計算機(jī)以輪詢的方式通信。

 

      為保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，波士電子提供的型號為CAN232G的RS-232光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器和型號為CAN485G的RS-485光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器為工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，不僅僅是信號的光電隔離，而且電源也是DC-DC隔離轉(zhuǎn)換，并帶有抗雷擊元器件用以做突波保護(hù)。

 

      CAN232G和 CAN485G的光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動器, 其核心原理就是將RS-232或是RS-485電平轉(zhuǎn)換成為CAN（Controller Area Network）總線電平，遠(yuǎn)端的CAN232G-或CAN485G再將CAN電平轉(zhuǎn)換成為RS-232電平或RS-485電平，從而完成了RS-232或RS-485信號的超遠(yuǎn)距離傳輸。

 

      因為眾所周知，CAN總線具有突出的可靠性、實時性和靈活性。CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯誤，出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響，從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個別節(jié)點出現(xiàn)問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。所以采用這種方式來解決RS-232/485超遠(yuǎn)距離的通信，不失為一種穩(wěn)定、可靠而且經(jīng)濟(jì)的解決方案。

 

       在RS-232超遠(yuǎn)程的解決方案中，由于其產(chǎn)品性能的穩(wěn)定可靠，已大量被國內(nèi)軍工單位所采用，在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出色。