RS-232与RS-422之间转换原理和接法

RS-232与RS-422之间转换原理和接法,第1张

通常我们对于视频服务器、录像机、切换台等直接播出、切换控制主要使用串口进行,主要使用到RS-232、RS-422与RS-485三种接口控制。下面就串口的接口标准以及使用和外部插件和电缆进行探讨。
RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。例如:视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口,每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。 视频服务器除提供各种控制硬件接口外,还提供协议接口,如RS422接口除支持RS422的Profile协议外,还支持 Louth、Odetics 、BVW等通过RS422控制的协议。
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的,RS-232在1962年发布。RS-422由RS-232发展而来,为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mbps,传输距离延长到4000英尺(速率低于100Kbps时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。
1 S-232串行接口标准
目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15V,负电平在-5~-15V电平。当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20Kbps。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。
2 RS-422与RS-485串行接口标准
(1)平衡传输
RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为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-2V~6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
(2)RS-422电气规定
由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。
(3)RS-485电气规定
由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。 RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。
(4)RS-422与RS-485的网络安装注意要点
RS-422可支持10个节点,RS-485支持32个节点,因此多节点构成网络。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:
采用一条双绞线电缆作总线,将各个节点串接起来,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
应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。下列几种情况易产生这种不连续性:总线的不同区段采用了不同电缆,或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装,再者是过长的分支线引出到总线。
总之,应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
二 串口插口种类及转换
串口是一种接口标准,它规定了接口的电气标准,简单说只是物理层的一个标准。没有规定接口插件电缆以及使用的协议,所以只要我们使用的接口插件电缆符合串口标准就可以在实际中灵活使用,在串口接口标准上使用各种协议进行通讯及设备控制。
以上我们了解了串口的协议,而我们日常工作中接触最多的是实际的一些设备的外部接口,我们如何从外形上就知道它是那种接口呢?制作线缆各针脚如何定义?上面我们知道了串口RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。从我们实际工作中碰到的使用最多的插口有三种DB9 DB25 RJ45,上面三种插口插件都可以用作串口插口插件,也可以通过线缆进行插口之间的转换。下面我们就三种插口的针脚定义分别说明,三个插口之间的转换也只要按照插口定义的线缆跳接即可。
DB9(9脚插口插座),如图2。9针串口功能如表1。
DB25(25脚插口插座),如图3。25针串口功能如表2。
还有一种插口是RJ45,比如湖北台使用的品尼高mss1600、mss700视频服务器的编解码板控制口都为串口,插口是RJ45的,而播控机的串口插口是DB9,因此我们就需要使用转换线缆。转换线缆的针脚定义如图4。
RS485 半双工接法为:RX+ 和TX+ 并联为Data+;RX- 和TX- 并联为Data-。RS485 全双工/RS422 接法为:FULL 和GND 短接;信号线为RX+,TX+,RX-,TX-,可根据需要连接GND。
三 串口的扩展
串口的扩展,我们知道一般一台计算机有两个串口,而对于一台播控计算机需要控制的设备远远不止两台设备,我们需要同时控制视频服务器,录像机、切换台、字幕机等各种设备。所以我们就需要对串口进行扩展,我们可以使用串口扩展卡对串口进行扩展,比如我们在播控系统中使用的串口扩展卡MOXA CI-134。
MOXA CI-134是专为工业环境通信应用设计的 RS-422/485 四串口卡。它支持4个独立的RS-422/485串口,在一对多点的通信应用下,最多可控制128 个设备。为使RS-485 2线半双工 *** 作变得更加简单,每片 CI-134 卡都具有数据流向自动控制(ADDC),不需软件 *** 作。因此,在Windows应用下不需额外的编码就能控制RS-485半双工协议。为达到工业环境对高可靠性产品的要求,本系列产品提供可选择的光电隔离(2 KV)和浪涌保护(25 KV ESD)功能。
该产品特点包括:可选择光电隔离(2KV)和浪涌保护(25KV ESD)功能;提供数据流向自动控制ADDC (Automatic Data Direction Control)功能;RS-485 数据控制l: ADDC 或通过 RTS控制;内建终端电阻;采用芯片硬件流量控制,保证数据不流失;采用先进 ASIC 设计,返修率低;支持众多常见的 *** 作系统。
四 串口在播出控制系统中的应用
我们知道串口RS232有效传输距离为15米, RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mbps。我们播控中使用的录像机如DVCPRO、IMX控制接口有RS232、RS422多个接口供选择,如果使用pin9则为RS422接口,视频服务器编解码口控制都是RS422接口,只是插口为RJ45不是DB9的,需要转换线缆进行转换。因此我们在控制中根据以上特性可以灵活使用,我们由于主备控制切换的需要,以及距离的考虑统一选用RS422倒换开关进行倒换,控制RS422倒换开关的为RS232控制接口,这个直接由播控机本身的COM口来控制倒换开关进行倒换,其他控制录像机、切换台、视频服务器编解码卡使用MOXA卡扩展的RS422接口进入RS422倒换开关进行倒换。控制图如图5。
整个系统中只有RS422倒换开口控制是播控机的COM(RS232)口控制,其他都是MOXA卡扩展的RS422接口,由于应急开关需要RS232所以在应急开关前面加了一个RS422转RS232的转换器。通过控制线播控机可以及时发出播控指令,也可以随时读取录像机、切换台、还有视频服务器的状态。以上只是播控机房的系统控制图。上载、总控机房的系统控制大致和这相同。
RS422总线、RS485和RS422电路原理基本相同,都是以差动方式发送和接受,不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因,这正是二者与RS232的根本区别,因为RS232是单端输入输出,双工工作时至少需要数字地线、发送线和接受线三条线(异步传输),还可以加其它控制线完成同步等功能。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响,而RS485只能半双工工作,发收不能同时进行,但它只需要一对双绞线。以上三种接口各有缺点,在实际工作中可以根据需要灵活选用。
计算机控制在广电播控系统中运用会越来越广泛,而且随着计算机技术的不断发展,智能化也会不断提高,系统也会更加庞大,这就要求我们能更深入了解计算机的基础理论,这样才能更深入的了解系统,维护系统,保证系统的安全稳定运行,更好的保障安全播出。

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RS232三根线 TX(发送)RX(接收)GND(接地)
RS485二根线 D+或A D-或B 一般有这两种标识
RS422四根线 T+(发送正) T-(发送负) R+接收正 R-接收负
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导读导致网络不通的原因实在太多,但是作为网络管理者也不必为此而失去解决问题的勇气,只要我们将故障现象进行规类,还是有规律可循的。
搭建一个网络是相对比较轻松的事情,但是要想管理好网络却是一件比较繁琐的工作。且不说用户给你提出的各种要求会让你忙个不停,单单网络不通这一故障解决起来就够麻烦的,因为导致网络不通的原因实在太多。但是作为网络管理者也不必为此而失去解决问题的勇气,只要我们将故障现象进行规类,还是有规律可循的。
一、连接指示灯不亮
观察网卡后侧RJ45一边有两个指示灯。它们分别为连接状态指示灯和信号传输指示灯,其中正常状态下连接状态指示灯呈绿色并且长亮,信号指示灯呈红色,正常应该不停的闪烁。如果我们发现连接指示灯,也就是绿灯不亮,那么表示网卡连接到HUB或交换机之间的连接有故障。对此可以使用测试仪进行分段排除,如果从交换机到网卡之间是通过多个模块互连的,那么可以使用二分法进行快速定位。而一般情况下这种故障发生多半是网线没有接牢、使用了劣质水晶头等原因。而且故障点大多是连接的两端有问题,例如交换机的端口处和连接计算机的网卡处的接头,借助测试仪可以很轻松的就以找出故障进行解决。
二、信号指示灯不亮
如果信号指示灯不亮,那么则说明没有信号进行传输,但可以肯定的是线路之间是正常的。那么不防使用替换法将连接计算机的网线换到另外一台计算机上试试,或者使用测试仪检查是否有信号传送,如果有信号传送那么则是本地网卡的问题。在实际的工作经验证明网卡导致没有信息传送是比较普遍的故障。对此可以首先检查一下网卡安装是否正常、IP设置是否错误,可以尝试Ping一下本机的IP地址,如果能够Ping通则说明网卡没有太大问题。如果不通,则可以尝试重新安装网卡驱动来解决,另外对于一些使用了集成网卡或质量不高的网卡,容易出现不稳定的现象,即所有设置都正确,但网络却不通。对此可以将网卡禁用,然后再重新启用的方法,也会起到意想不到的效果。
三、降速使用
很多网卡都是使用10M/100M自适应网卡,虽然网卡的默认设置是“自适应”,但是受交换机速度或网线的制作方法影响,可能出现一些不匹配的情况。这个时候不防试试把网卡速度直接设为10M。其方法是右击“本地连接”打开其属性窗口,在“常规”选项卡中单击“配置”按钮,将打开的网卡属性窗口切换到“高级”选项卡,在“属性”列表中选中“Link Speed/Duplex Mode”,在右侧的“值”下拉菜单中选择“10 Full Mode”,依次单击“确定”按钮保存设置。
四、防火墙导致网络不通
在局域网中为了保障安全,很多朋友都安装了一些防火墙。这样很容易造成一些“假”故障,例如Ping不通但是却可以访问对方的计算机,不能够上网却可以使用QQ等。判断是否是防火墙导致的故障很简单,你只需要将防火墙暂时关闭,然后再检查故障是否存在。而出现这种故障的原因也很简单,例如用户初次使用 IE访问某个网站时,防火墙会询问是否允许该程序访问网络,一些用户因为不小心点了不允许这样以后都会延用这样的设置,自然导致网络不通了。比较彻底的解决办法是在防火墙中去除这个限制。例如笔者使用的是金山网镖,那么则可以打开其窗口,切换到“应用规则”标签,然后在其中找到关于Internet Explorer项,单击“允许”即可。
五、整个网络奇怪的不通
在实际的故障解决过程中,对于一些较大型的网络还容易出现整个网络不通的奇怪故障。说它奇怪,是因为所有的现象看起来都正常,指示灯、配置都经过检查了,任何问题都没有,但网络就是不通;而且更另人叫绝的是在不通的过程中偶尔还能有一两台计算机能够间隙性的访问。其实这就是典型的网络风暴现象,多发生在一些大中型网络中。既网络中存在着很多病毒,然后彼此之间进行流窜相互感染,由于网络中的计算机比较多,这样数据的传输量很大,直接就占领了端口,使正常的数据也无法传输。对于这种由病毒引发的网络风暴解决的最直接的办法就是找出风暴的源头,这时只需要在网络中的一台计算机上安装一个防火墙,例如金山网镖,启用防火墙后你就会发现防火墙不停的报警,打开后可以在“安全状态”标签的安全日志中看到防火墙拦截来自同一个IP地址的病毒攻击,这时你只要根据IP地址找出是哪一台计算机,将其与网络断开进行病毒查杀,一般即可解决问题。
小提示:作为网络管理员,即使在正常情况下也有必要安装金山网镖这样的防火墙,找出网络中流串的病毒源头,作出预防,避免危害进一步的扩大。但是要避免网络风暴最佳的办法还是划分子网和安装网络版杀毒软件。划分子网,这样每个子网内的计算机比较少,这样病毒即使相互传播,产生的数据量也不大,不会危及整个网络,而安装网络版杀毒软件则可以保持整个网络高速畅通的运转。
六、配置错误导致网络不通
这种故障的外部表现多是网络指示灯正常,也能够Ping通,有时可以访问内网资源,但无法访问外网资源,有时还会表现出访问网站时只能通过IP地址,而不能通过域名访问。这就是典型的网络配置不当所产生的,即没有设置正确的网卡和DNS。如果网关设置错误,那么该台计算机只能在局域网内部访问,如果DNS设置错误,那么访问外部网站时不能进行解析。对此我们只需要打开本地连接的属性窗口,打开“Internet协议(TCP/IP)”属性窗口,然后设置正确的默认网关和DNS服务器地址即可。
七、网上邻居无法访问
网络是畅通的,与Interne或局域网内部的连接全部正常,但是通过网上邻居访问局域网其它计算机时却无法访问的症状。造成这种故障的原因比较多,笔者在这里可以给大家提供一个简单的解决办法。即直接在 “运行”窗口中按照“\\计算机名(IP地址)\共享名”的格式来访问网内其它计算机上的共享文件夹,这样不仅可以绕开这个故障,而且也比通过网上邻居访问要更加快捷。
八、组策略导致网络不通
这种故障主要存在于Windows 2000/XP/2003系统之间,是因为组策略设置了禁止从网络访问。因此我们可以在“运行”窗口中输入“Gpeditmsc”并回车,在打开的组策略窗口中依次选择“本地计算机策略—计算机配置—Windows设置—安全设置—本地策略—用户权利指派”,然后双击右侧的“拒绝从网络访问这台计算机”,在打开的窗口中将里面的帐户列表选中并删除即可。
网络不通是一个复杂多变的故障,但只要我们掌握其本质,了解网络构建的步骤,熟悉故障的易发点,这样就可以做到以不变应万变,轻松解决网络不通的问题


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