Die Hauptunterschiede zwischen RS-232, RS-422 und RS-485
Die Bezeichnungen RS-232, RS-422 und RS-485 beziehen sich auf Schnittstellen für die digitale Datenübertragung. Der RS-232-Standard ist besser bekannt als ein normaler Computer-COM-Port oder Serieller Port (obwohl auch Ethernet, FireWire und USB als serieller Port betrachtet werden können). Die RS-422- und RS-485-Schnittstellen werden in der Industrie häufig zur Verbindung verschiedener Geräte verwendet.
Die folgende Tabelle zeigt die Hauptunterschiede zwischen den Schnittstellen RS-232, RS-422 und RS-485.
| Portname | RS-232 | RS-422 | RS-485 |
|---|---|---|---|
| Übertragungsart | Vollduplex | Vollduplex |
Halbduplex (2 Leitungen), Vollduplex (4 Leitungen) |
| Maximale Entfernung | 15 Meter bei 9600 bps | 1200 Meter bei 9600 bps | 1200 Meter bei 9600 bps |
| Kontakte in Gebrauch | TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, GND* | TxA, TxB, RxA, RxB, GND | DataA, DataB, GND |
| Topologie | Punkt-zu-Punkt | Punkt-zu-Punkt | Multi-Point |
| Max. Anzahl der verbundenen Geräte | 1 | 1 (10 Geräte im Empfangsmodus) | 32 (mit Repeatern bis zu 256) |
* Für die RS-232-Schnittstelle ist es nicht notwendig, alle Kontaktleitungen zu verwenden. Typischerweise werden die Leitungen TxD, RxD und GND verwendet, die übrigen Leitungen werden zur Steuerung des Datenflusses benötigt. Mehr dazu erfahren Sie im Artikel.
Über RS-232, RS-422 und RS-485 übertragene Informationen sind als Protokoll strukturiert, zum Beispiel wird das Modbus RTU-Protokoll in der Industrie weit verbreitet verwendet.
Beschreibung der RS-232-Schnittstelle
Die RS-232-Schnittstelle (TIA/EIA-232) ist für die Organisation der Datenübertragung zwischen dem Sender oder Terminal (Data Terminal Equipment, DTE) und dem Empfänger oder Kommunikationsgerät (Data Communications Equipment, DCE) im Punkt-zu-Punkt-Schema vorgesehen.
Die Geschwindigkeit der RS-232 hängt von der Entfernung zwischen den Geräten ab, üblicherweise beträgt die Geschwindigkeit bei einer Entfernung von 15 Metern 9600 bps. Bei minimaler Entfernung beträgt die Geschwindigkeit normalerweise 115,2 kbps, aber es gibt Hardware, die Geschwindigkeiten von bis zu 921,6 kbps unterstützt.
Die RS-232-Schnittstelle arbeitet im Vollduplexmodus, was es ermöglicht, gleichzeitig Informationen zu senden und zu empfangen, da verschiedene Leitungen für das Empfangen und Übertragen verwendet werden. Dies steht im Gegensatz zum Halbduplexmodus, bei dem eine Verbindung zum Empfangen und Übertragen von Daten verwendet wird, was eine Einschränkung der gleichzeitigen Nutzung auferlegt, sodass im Halbduplexmodus entweder der Empfang oder die Übertragung von Informationen möglich ist.
- Informationen auf der RS-232-Schnittstelle werden digital durch logische 0 und 1 übertragen.
- Das logische "1" (MARK) entspricht einer Spannung im Bereich von -3 bis -15 V.
- Das logische "0" (SPACE) entspricht einer Spannung im Bereich von +3 bis +15 V.
In Ergänzung zu den zwei Empfangs- und Sendungsleitungen stehen auf der RS-232 spezielle Leitungen für die Hardware-Flusskontrolle und andere Funktionen zur Verfügung.
Für den Anschluss an RS-232 wird ein spezieller D-sub-Steckverbinder verwendet, üblicherweise ein 9-poliger DB9, und seltener ein 25-poliger DB25.
DB-Steckverbinder werden unterteilt in:
- Male - "Vater" (Stecker, Pin)
- Female - "Mutter" (Buchse, Steckdose).
Pinbelegung des DB9-Steckers für RS-232
Kabelverdrahtung DB9 für RS-232
Es gibt drei Arten der Verbindung von Geräten mit RS-232: Terminal-Terminal DTE-DTE, Terminal-Kommunikationsgerät DTE-DCE, Modem-Modem DCE-DCE.
Das DTE-DCE-Kabel wird als "gerades Kabel" bezeichnet, weil die Kontakte eins zu eins verbunden sind.
Ein DCE-DCE-Kabel wird als "Nullmodem-Kabel" oder auch als Kreuzkabel bezeichnet.
Pinbelegung des geraden DB9-Kabels für RS-232
Pinbelegung des Nullmodem-Kabels DB9 für RS-232
Tabelle mit der Pinbelegung von DB9- und DB25-Steckverbindern.
| DB9 | DB25 | Bezeichnung | Name |
|---|---|---|---|
| 1 | 8 | CD | Carrier Detect |
| 2 | 3 | RXD | Receive Data |
| 3 | 2 | TXD | Transmit Data |
| 4 | 20 | DTR | Data Terminal Ready |
| 5 | 7 | GND | System Ground |
| 6 | 6 | DSR | Data Set Ready |
| 7 | 4 | RTS | Request to Send |
| 8 | 5 | CTS | Clear to Send |
| 9 | 22 | RI | Ring Indicator |
Für die Arbeit mit RS-232-Geräten benötigen Sie normalerweise nur 3 Kontakte: RXD, TXD und GND. Einige Geräte erfordern jedoch alle 9 Kontakte, um die Flusskontrollfunktion zu unterstützen.
Struktur der übertragenen Daten in RS-232
Eine Nachricht, die über RS-232/422/485 gesendet wird, besteht aus einem Startbit, mehreren Datenbits, einem Paritätsbit und einem Stoppbit.
Das Startbit ist das Bit, das den Beginn der Übertragung kennzeichnet, normalerweise 0.
Datenbits - 5, 6, 7 oder 8 Bits Daten. Das erste Bit ist das wenigst signifikante Bit.
Paritätsbit - Ein Bit zur Paritätsprüfung. Dient der Fehlererkennung. Es kann folgende Werte annehmen:
- Gerade Parität (EVEN) nimmt einen solchen Wert an, dass die Anzahl der Einsen in der Nachricht gerade ist.
- Ungerade Parität (ODD) nimmt einen solchen Wert an, dass die Anzahl der Einsen in der Nachricht ungerade ist.
- Immer 1 (MARK) das Paritätsbit wird immer 1 sein.
- Immer 0 (SPACE) das Paritätsbit wird immer 0 sein.
- Nicht verwendet (NONE)
Stoppbit - ein Bit, das das Ende der Nachrichtenübertragung anzeigt, kann die Werte 1, 1,5 (Datenbit = 5), 2 annehmen. Zum Beispiel bedeutet eine Reduzierung von 8E1, dass 8 Datenbits übertragen werden, ein Paritätsbit im EVEN-Modus verwendet wird und ein Stoppbit ein Bit einnimmt.
Flusskontrolle in RS-232
Um Datenverluste zu vermeiden, gibt es einen Mechanismus zur Steuerung des Datenflusses, der es ermöglicht, die Datenübertragung vorübergehend zu stoppen, um ein Überlaufen des Puffers zu verhindern.
Es gibt eine Hardware- und eine Software-Steuerungsmethode.
Die Hardware-Methode verwendet die Ausgänge RTS/CTS. Wenn der Sender bereit ist, Daten zu senden, setzt er das Signal auf der RTS-Leitung. Wenn der Empfänger bereit ist, Daten zu empfangen, setzt er das Signal auf der CTS-Leitung. Wenn eines der Signale nicht gesetzt ist, erfolgt keine Datenübertragung.
Die Software-Methode verwendet die Zeichen Xon und Xoff (im ASCII-Zeichen Xon = 17, Xoff = 19), die über die gleichen TXD/RXD-Kommunikationsleitungen wie die Hauptdaten anstelle der Pins übertragen werden. Wenn die Daten nicht empfangen werden können, sendet der Empfänger das Xoff-Symbol. Um die Datenübertragung fortzusetzen, wird das Xon-Symbol gesendet.
Wie kann ich die Funktion von RS-232 überprüfen?
Beim Einsatz von 3 Kontakten genügt es, RXD und TXD miteinander zu verbinden. Dann werden alle übertragenen Daten zurückgenommen. Wenn Sie ein vollständiges RS-232-System haben, müssen Sie einen speziellen Stummel entzippen. Folgende Kontakte müssen darin verbunden werden:
| DB9 | DB25 | Verbindung |
|---|---|---|
| 1 + 4 + 6 | 6 + 8 + 20 | DTR -> CD + DSR |
| 2 + 3 | 2 + 3 | Tx -> Rx |
| 7 + 8 | 4 + 5 | RTS -> CTS |
Beschreibung der RS-422-Schnittstelle
Die RS-422-Schnittstelle ist der RS-232 ähnlich. Sie ermöglicht das gleichzeitige Senden und Empfangen von Nachrichten über separate Leitungen (Vollduplex), verwendet jedoch ein differentielles Signal dafür, d.h. die Potentialdifferenz zwischen den Leitungen A und B.
Die Datenübertragungsgeschwindigkeit bei RS-422 hängt von der Entfernung ab und kann von 10 kbps (1200 Meter) bis 10 Mbps (10 Meter) variieren.
Im RS-422-Netzwerk kann es nur einen sendenden und bis zu 10 empfangende Geräte geben.
Die RS-422-Leitung besteht aus 4 Leitungen für die Datenübertragung (2 verdrillte Leitungen für das Senden und 2 verdrillte Leitungen für das Empfangen) und einer gemeinsamen GND-Leitung.
Das Verdrillen der Leitungen (verdrilltes Paar) ermöglicht es, Störungen und Interferenzen zu eliminieren, da die Interferenzen gleichermaßen auf beide Leitungen wirken und die Informationen aus der Potentialdifferenz zwischen den Leitungen A und B einer Leitung extrahiert werden.
Die Spannung an den Datenleitungen kann im Bereich von -6 V bis +6 V liegen.
Der logische Unterschied zwischen A und B ist größer als +0,2 V.
Logische 1 entspricht der Differenz zwischen A und B kleiner als -0,2 V.
Der RS-422-Standard definiert keinen spezifischen Steckverbindertyp, üblicherweise kann es ein Terminalblock oder ein DB9-Steckverbinder sein.
Die Pinbelegung des RS-422-Steckers hängt vom Hersteller des Geräts ab und ist in der Dokumentation dazu angegeben.
Beim Anschluss eines RS-422-Geräts muss eine Kreuzung zwischen den RX- und TX-Pins hergestellt werden, wie in der Abbildung gezeigt.
Da die Entfernung zwischen Empfänger und Sender bei RS-422 bis zu 1200 Meter betragen kann, wird zur Vermeidung von Signalreflexionen am Ende der Leitung ein spezieller 120-Ohm-Abschlusswiderstand oder "Terminator" eingesetzt. Dieser Widerstand wird zwischen den RX+ und RX- Kontakten am Anfang und Ende der Leitung angebracht.
Wie kann ich die Funktion von RS-422 überprüfen?
Um RS-422-Geräte zu testen, ist es besser, einen Konverter von RS-422 zu RS-232 oder USB (z.B. I-7561U) zu verwenden. Dann können Sie die Software verwenden, um mit dem COM-Port zu arbeiten.
Beschreibung der RS-485-Schnittstelle
In der Industrie ist die RS-485-Schnittstelle (EIA-485) am weitesten verbreitet, da RS-485 eine Multi-Point-Topologie verwendet, die das Anschließen mehrerer Empfänger und Sender ermöglicht.
Die RS-485-Schnittstelle ist der RS-422 ähnlich, da sie ebenfalls ein differentielles Signal für die Datenübertragung verwendet.
Es gibt zwei Arten von RS-485:
- RS-485 mit 2 Kontakten, arbeitet im Halbduplexmodus
- RS-485 mit 4 Kontakten, arbeitet im Vollduplexmodus
Im Vollduplexmodus können Sie gleichzeitig Daten empfangen und senden, und im Halbduplexmodus entweder senden oder empfangen.
In einem Segment des RS-485-Netzwerks können bis zu 32 Geräte angeschlossen werden, aber mit Hilfe zusätzlicher Repeater und Signalverstärker bis zu 256 Geräte. Zu einem Zeitpunkt kann nur ein Sender aktiv sein.
Die Betriebsrate hängt ebenfalls von der Leitungslänge ab und kann 10 Mbit/s bei 10 Metern erreichen.
Die Spannung an den Leitungen liegt im Bereich von -7 V bis +12 V.
Der RS-485-Standard definiert keinen spezifischen Steckverbindertyp, häufig ist es ein Terminalblock oder ein DB9-Steckverbinder.
Die Pinbelegung des RS-485-Steckers hängt vom Hersteller des Geräts ab und ist in der Dokumentation dazu angegeben.
Verbinden Sie RS-485-Geräte mit 2 Kontakten.
Verbinden Sie RS-485-Geräte mit 4 Kontakten.
Um die Leitung bei großen Entfernungen anzupassen, ist die RS-485 auch mit 120-Ohm-Abschlusswiderständen am Anfang und Ende der Leitung ausgestattet.
Wie kann ich die Funktion von RS-485 überprüfen?
Wenn Sie ein Gerät mit RS-485 haben und es testen möchten, ist es am einfachsten, es über einen Konverter mit dem Computer zu verbinden, z.B. UPort 1150, und die spezielle Software zu verwenden, die später beschrieben wird.
Programme zur Arbeit mit RS-232/422/485-Schnittstellen
Auf dem Computer werden die RS-232/422/485-Schnittstellen als normaler COM-Port dargestellt. Dementsprechend sind fast alle Programme und Dienstprogramme zur Arbeit mit dem COM-Port geeignet.
Jeder Hersteller veröffentlicht seine eigene Software zur Arbeit mit dem COM-Port.
Zum Beispiel hat MOXA ein Set von Dienstprogrammen PComm Lite entwickelt, von denen eines es ermöglicht, mit dem COM-Port zu arbeiten.
Der Hersteller ICP DAS bietet ein Dienstprogramm DCON Utility Pro mit Unterstützung der Protokolle Modbus RTU, ASCII und DCON an. Download.
Wenn Sie Fragen haben, senden Sie bitte eine E-Mail an sales@ipc2u.com.
