Facts Engineering RS232/422/485

Конечно. Вот подробное описание и технические характеристики стандартов RS-232, RS-422 и RS-485, а также список совместимых компонентов.

Общее описание

Эти стандарты, разработанные Ассоциацией электронной промышленности (EIA), являются фундаментальными технологиями для последовательной связи в промышленной автоматизации, телекоммуникациях и компьютерных системах. Они определяют электрические характеристики, разъемы и протоколы для обмена данными между устройствами.

1. RS-232 (EIA-232)

Описание: Это самый старый и распространенный стандарт для точки-точка связи. Ключевая особенность — использование несимметричных (single-ended) сигналов относительно общего провода ("земли"). Это делает его чувствительным к электромагнитным помехам, что ограничивает длину кабеля и скорость передачи.

Типичное применение: Подключение компьютера к модему, принтеру, мыши или другому периферийному устройству (в прошлом). Современное применение — короткие соединения с промышленным оборудованием (ЧПУ, сканеры штрих-кода).

Технические характеристики: | Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Тип сигнала | Несимметричный (single-ended), относительно общего провода | | Количество устройств | 1 передатчик, 1 приемник (point-to-point) | | Максимальная длина кабеля | ~15 метров (на скорости 19.2 кбит/с) | | Максимальная скорость | Обычно до 115.2 кбит/с (теоретически до 1 Мбит/с на коротких дистанциях) | | Режим передачи | Полный дуплекс (одновременная передача и прием) | | Уровни напряжения | Логический '0' (Space): +3В до +15В
Логический '1' (Mark): -3В до -15В | | Выходное сопротивление | Высокоимпедансный выход | | Чувствительность приемника | ±3 В |

Парт номера и совместимые модели (Преобразователи уровня / UART):

• Maxim Integrated (ныне Analog Devices): MAX232, MAX3232 (3.3В), MAX202
• Texas Instruments: SN75185, SN65C3232
• STMicroelectronics: ST232, ST3232

Парт номера и совместимые модели (Готовые преобразователи USB/RS232):

• FTDI: FT232RL (один из самых популярных)
• Prolific: PL2303
• SiLabs (ныне Skyworks): CP2102, CP2104

2. RS-422 (EIA-422)

Описание: Стандарт использует дифференциальные (сбалансированные) сигналы, что обеспечивает гораздо лучшую помехозащищенность по сравнению с RS-232. Один передатчик может обслуживать до 10 приемников, что позволяет организовывать многоточечные сети в одном направлении.

Типичное применение: Промышленные сети на большие расстояния, ведение журналов событий (data logging), соединение между зданиями.

Технические характеристики: | Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Тип сигнала | Дифференциальный (balanced) | | Количество устройств | 1 передатчик (драйвер), до 10 приемников | | Максимальная длина кабеля | ~1200 метров (на скорости 100 кбит/с) | | Максимальная скорость | До 10 Мбит/с (на коротких дистанциях) | | Режим передачи | Полудуплекс или полный дуплекс (обычно 4 провода: Tx+, Tx-, Rx+, Rx-) | | Уровни напряжения | Логический '0': Разность потенциалов A-B < -0.2В
Логический '1': Разность потенциалов A-B > +0.2В
Диапазон выходного напряжения: ±2В до ±10В | | Выходное сопротивление | Низкое, обычно 100 Ом |

Парт номера и совместимые модели (Преобразователи уровня / Драйверы):

• Texas Instruments: SN75176, SN65LBC174, AM26LV31E (драйвер), AM26LV32E (приемник)
• Maxim Integrated: MAX3490, MAX488
• Analog Devices: ADM3485, ADM3101E

3. RS-485 (EIA-485)

Описание: Это наиболее гибкий и популярный стандарт для промышленных сетей. Как и RS-422, он использует дифференциальные сигналы, но позволяет множеству передатчиков и приемников работать в одной сети (многоточечная конфигурация). Обычно используется в полудуплексном режиме по двум проводам.

Типичное применение: Промышленные сети (Modbus RTU, Profibus), системы сбора данных, АСУ ТП, охранные системы, управление освещением.

Технические характеристики: | Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Тип сигнала | Дифференциальный (balanced) | | Количество устройств | До 32 единиц нагрузки на сегмент (стандарт). С помощью повторителей — до 256 устройств. | | Максимальная длина кабеля | ~1200 метров (на скорости 100 кбит/с) | | Максимальная скорость | До 10 Мбит/с (на коротких дистанциях) | | Режим передачи | Полудуплекс (2 провода) или полный дуплекс (4 провода) | | Уровни напряжения | Логический '0': Разность потенциалов A-B < -0.2В
Логический '1': Разность потенциалов A-B > +0.2В
Диапазон выходного напряжения: ±1.5В до ±5В | | Выходное сопротивление | Низкое, 54 Ом (входное сопротивление приемника ≥ 12 кОм) |

Парт номера и совместимые модели (Преобразователи уровня / Драйверы): Это одна из самых больших и популярных категорий.

• Texas Instruments:

  • Базовые: SN75176, SN65HVD75
  • Защищенные (с ESD защитой): SN65HVD3082E, SN65HVD1472
  • Высокоскоростные: SN65HVD11
  • С автонаправлением потока (Auto-Direction): MAX13487E (Maxim), LTC2862 (Analog Devices) — аналоги от других производителей.

• Maxim Integrated (Analog Devices):

  • MAX485 (самый популярный аналог SN75176)
  • MAX3483, MAX3485 (для 3.3В систем)
  • MAX13487E (с автонаправлением)

• Analog Devices:

  • ADM2483, ADM2587 (с гальванической изоляцией)
  • ADM3490, ADM489

• Silicon Labs:

  • Si843x (изолированные преобразователи)

Парт номера и совместимые модели (Готовые преобразователи USB/RS485):

• FTDI: FT232R/FT232H с внешней обвязкой, готовые модули на их чипах.
• Moxa: UPort 1100 series (промышленные преобразователи).
• Advantech: USB-4750 (многофункциональные модули с RS-485).

Сравнительная таблица

| Характеристика | RS-232 | RS-422 | RS-485 | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Топология | Точка-точка | Многоточная (1 к N) | Многоточечная (M к N) | | Тип сигнала | Несимметричный | Дифференциальный | Дифференциальный | | Кол-во устройств | 1 на 1 | 1 драйвер, до 10 приемников | До 32 драйверов/приемников | | Макс. дистанция | ~15 м | ~1200 м | ~1200 м | | Макс. скорость | ~115.2 кбит/с | 10 Мбит/с | 10 Мбит/с | | Помехозащищенность | Низкая | Высокая | Очень высокая | | Режим | Полный дуплекс | Полный/полудуплекс | Полудуплекс (2-пров.) / Полный дуплекс (4-пров.) |

Важное примечание: Указанные парт номера являются примерами и часто имеют прямые или функциональные аналоги у других производителей. При выборе конкретной микросхемы всегда следует обращаться к официальным даташитам (datasheet) для учета напряжения питания, рабочих температур, защиты от ESD и других критических параметров.