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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, serielle Datenübertragung. Der RS-232-Standard ist besser bekannt als ein normaler Computer-COM-Port oder serieller Anschluss (obwohl Ethernet, FireWire und USB auch als serieller Anschluss betrachtet werden können). Die RS-422- und RS-485-Schnittstellen sind hingegen in der Industrie für den Anschluss verschiedener Geräte weit verbreitet.

Die Tabelle zeigt die Hauptunterschiede zwischen RS-232, RS-422 und RS-485.

AnschlussnameRS-232RS-422RS-485
Art der ÜbertragungVollduplexVollduplexHalbduplex (2 Adern)
Vollduplex (4 Adern)
Maximale Distanz15 Meter bei 9600 bps1200 Meter bei 9600 bps1200 Meter bei 9600 bps
Verwendete KontakteTxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, GND*TxA, TxB, RxA, RxB, GNDDataA, DataB, GND
TopologiePoint-to-PointPoint-to-PointMulti-point
Max. Anzahl der angeschlossenen Geräte11 (10 Geräte im Empfangsmodus)32 (mit größeren Repeatern, normalerweise bis zu 256)

* Für die RS-232-Schnittstelle ist es nicht notwendig, alle Kontaktleitungen zu verwenden. Typischerweise werden TxD-, RxD- und GND-Masseleitungen verwendet, die übrigen Leitungen werden zur Steuerung des Datenflusses benötigt. Mehr dazu erfahren Sie in dem Artikel.

Informationen, die über RS-232-, RS-422- und RS-485-Schnittstellen übertragen werden, sind als Protokoll strukturiert, z. B. ist das Modbus-RTU-Protokoll in der Industrie weit verbreitet.

RS-232-Schnittstelle

Die RS-232-Schnittstelle (TIA / EIA-232) ist für die Organisation der Datenübertragung zwischen dem Sender oder Endgerät (Data Terminal Equipment, DTE) und dem Empfänger oder Kommunikationsgerät (Data Communications Equipment, DCE) im Punkt-zu-Punkt-Schema vorgesehen.

Die Geschwindigkeit der RS-232-Verbindung hängt von der Entfernung zwischen den Geräten ab, normalerweise beträgt die Geschwindigkeit bei einer Entfernung von 15 Metern 9600 bps. Beim Mindestabstand 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 Vollduplex-Modus, was das gleichzeitige Senden und Empfangen von Informationen ermöglicht, da unterschiedliche Leitungen zum Empfangen und Senden verwendet werden. Dies steht im Gegensatz zum Halbduplex-Modus, bei dem nur eine Verbindung (Doppelader) für den Empfang und das Senden von Daten verwendet wird, so dass zu einem Zeitpunkt nur entweder das eine oder das andere möglich ist.

  • Informationen auf der RS-232-Schnittstelle werden digital durch logische 0 und 1 übertragen.
  • Die logische "1" (MARK) entspricht einer Spannung im Bereich von -3 bis -15 V.
  • Die logische "0" (SPACE) entspricht einer Spannung im Bereich von +3 bis +15 V.

Zusätzlich zu den beiden Empfangs- und Sendeleitungen 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-Stecker verwendet, normalerweise ein 9-poliger DB9, seltener ein 25-poliger DB25.

DB-Konnektoren sind unterteilt in:

  • Male (Stecker, Stift)
  • Female (Steckdose, Buchse)

Pinbelegung des DB9-Steckers für RS-232

Kabelspleißen DB9 für RS-232

Es gibt drei Arten des Anschlusses von Geräten an RS-232: Terminal-Terminal (DTE-DTE), Terminal-Kommunikationseinrichtung (DTE-DCE), Modem-Modem (DCE-DCE).

Das Kabel DTE-DCE wird als "gerades Kabel" bezeichnet, weil die Kontakte eins zu eins verbunden sind.

Ein DCE-DCE-Kabel wird als "Nullmodemkabel" oder auch als “Cross-over-Kabel” bezeichnet.

Pinbelegung des geraden DB9-Kabels für RS-232

Pinbelegung des Nullmodemkabels DB9 für RS-232


Die Tabelle mit der Pinbelegung der DB9- und DB25-Stecker.

DB9DB25BestimmungName
18CDCarrier Detect
23RXDReceive Data
32TXDTransmit Data
420DTRData Terminal Ready
57GNDSystem Ground
66DSRData Set Ready
74RTSRequest to Send
85CTSClear to Send
922RIRing Indicator

Um mit RS-232-Geräten zu arbeiten, benötigen Sie normalerweise nur 3 Kontakte: RXD, TXD und GND. Einige Geräte benötigen jedoch alle 9 Kontakte, um die Flusskontrollfunktion zu unterstützen.

Struktur der übertragenen Daten in RS-232

Eine über RS-232/422/485 gesendete Nachricht besteht aus einem Startbit, mehreren Datenbits, einem Paritätsbit und einem Stoppbit.

Das Startbit ist das Bit, das den Beginn der Übertragung angibt, normalerweise 0.

Datenbits – 5, 6, 7 oder 8 Datenbits. Das erste Bit ist das Least Signifikante Bit (LSB).

Paritätsbit - Ein Bit, das für die Paritätsprüfung vorgesehen ist. Dient der Fehlererkennung. Es kann die folgenden Werte annehmen:

  • (EVEN) Das Paritätsbit wird mit einem solchen Wert besetzt, dass die Anzahl der logischen Einsen in der Nachricht gerade ist;
  • (ODD), Das Paritätsbit wird mit einem solchen Wert besetzt, dass die Anzahl der logischen Einsen in der Nachricht ungerade ist;
  • (MARK), das Paritätsbit wird immer 1 sein;
  • (SPACE), das Paritätsbit wird immer 0 sein;
  • Nicht verwendet (KEINE).

Stoppbit - ein Bit, das den Abschluss der Nachrichtenübertragung anzeigt, kann die Werte 1, 1,5 (Datenbit = 5), 2 annehmen. z.B. eine Reduzierung von 8E1 bedeutet, dass 8 Datenbits übertragen werden, ein Paritätsbit wird im EVEN-Modus verwendet und ein Stoppbit belegt ein Bit.

Ablaufsteuerung in RS-232

Um keine Daten zu verlieren, gibt es einen Mechanismus zur Kontrolle des Datenflusses, der es erlaubt, die Übertragung von Daten vorübergehend zu stoppen, um ein Überlaufen des Puffers zu verhindern.

Es gibt eine Hardware- und Software-Kontrollmethode.

Die Hardware-Methode verwendet die RTS / CTS-Ausgänge. Wenn der Sender bereit ist, Daten zu senden, dann setzt er ein Signal auf die RTS-Leitung. Wenn der Empfänger bereit ist, Daten zu empfangen, setzt er ein Signal auf die CTS-Leitung. Wenn eines der Signale nicht gesetzt ist, findet kein Datentransfer statt.

Das Software-Verfahren verwendet die Xon- und Xoff-Zeichen (im ASCII-Zeichen Xon = 17, Xoff = 19), die über die gleichen TXD-/RXD-Kommunikationsleitungen wie die Nutzdaten 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 man den Betrieb von RS-232 überprüfen?

Bei Verwendung von 3 Kontakten genügt es, RXD und TXD miteinander zu schließen. Dann werden alle übertragenen Daten zurückgenommen. Wenn Sie über eine vollständige RS-232-Schnittstelle verfügen, müssen Sie einen speziellen Stub entpacken. Die folgenden Kontakte müssen darin angeschlossen werden:

DB9DB25Verbindung
1 + 4 + 66 + 8 + 20DTR -> CD + DSR
2 + 32 + 3Tx -> Rx
7 + 84 + 5RTS -> CTS

Beschreibung der RS-422-Schnittstelle

Die RS-422-Schnittstelle ist ähnlich wie RS-232. Ermöglicht das gleichzeitige Senden und Empfangen von Nachrichten auf getrennten Leitungen (Vollduplex), verwendet dafür aber ein Differenzsignal, d.h. die Potentialdifferenz zwischen den Leitern A und B.

Die Datenübertragungsgeschwindigkeit in 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 ein Sendegerät und bis zu 10 Empfangsgeräte geben.

Die RS-422-Leitung besteht aus 4 Drähten für die Datenübertragung (2 verdrillte Drähte für die Übertragung und 2 verdrillte Drähte für den Empfang) und einer gemeinsamen GND-Masseleitung.

Durch Verdrillen von Drähten (Twisted Pair) miteinander lassen sich Störungen und Interferenzen minimieren, da die Interferenz auf beide Drähte gleichermaßen wirkt und die Informationen aus der Potentialdifferenz zwischen den Leitern A und B einer Leitung gewonnen werden.

Die Spannung auf den Datenleitungen kann im Bereich von -6 V bis +6 V liegen.

Die logische Differenz zwischen A und B ist größer als +0,2 V.

Die logische 1 entspricht der Differenz zwischen A und B weniger als -0,2 V.

Der RS-422-Standard definiert keine bestimmte Art von Steckverbinder, in der Regel kann es sich um einen Klemmenblock oder einen DB9-Steckverbinder handeln.

Die RS-422-Belegung hängt vom Hersteller des Geräts ab und ist in der Dokumentation des Geräts angegeben.

Wenn Sie ein RS-422-Gerät anschließen, müssen Sie die RX- und TX-Leitungen kreuzen, wie in der Abbildung gezeigt.

Da die Entfernung zwischen dem Empfänger und dem Sender bei RS-422 bis zu 1200 Meter betragen kann, wird ein spezieller 120-Ohm-Abschlusswiderstand oder "Terminator" eingesetzt, um eine Reflexion des Signals am Ende der Leitung zu verhindern. Dieser Widerstand wird zwischen den RX + und RX-Kontakten am Anfang und Ende der Leitung gesetzt.

Wie kann man die Funktion von RS-422 überprüfen?

Um Geräte mit RS-422 zu testen, ist es besser, einen Konverter von RS-422 auf RS-232 oder USB (I-7561U) zu verwenden. Dann können Sie eine Software verwenden, um den COM-Port zu testen.

Beschreibung der RS-485-Schnittstelle

In der Industrie ist die gebräuchlichste Schnittstelle RS-485 (EIA-485), da die RS-485 eine Mehrpunkt-Topologie erlaubt, die es Ihnen ermöglicht, mehrere Empfänger und Sender miteinander zu verbinden.

Die RS-485-Schnittstelle ist der RS-422 insofern ähnlich, als dass sie ebenfalls ein Differenzsignal zur Datenübertragung verwendet.

Es gibt zwei Arten von RS-485:

  • RS-485 mit 2 Kontakten, arbeitet im Halbduplex-Modus
  • RS-485 mit 4 Kontakten, arbeitet im Vollduplex-Modus

Im Vollduplex-Modus können Sie gleichzeitig Daten empfangen und senden und im Halbduplex-Modus nacheinander entweder senden oder empfangen.

In einem Segment des RS-485-Netzwerks können sich bis zu 32 Geräte befinden, mit Hilfe von zusätzlichen Repeatern und Signalverstärkern jedoch bis zu 256 Geräte. Zu jedem Zeitpunkt kann nur ein Sender aktiv sein.

Die Arbeitsgeschwindigkeit hängt unter anderem von der Länge der Leitung ab und kann bei 10 Metern 10 Mbit / s erreichen.

Die Spannung auf den Leitungen liegt im Bereich von -7 V bis +12 V.

Der RS-485-Standard definiert keinen bestimmten Steckertyp, aber es handelt sich oft um einen Klemmenblock oder einen DB9-Stecker.

Die Pinbelegung des RS-485-Anschlusses hängt vom Hersteller des Geräts ab und ist in der Dokumentation des Geräts angegeben.

So schließen Sie RS-485-Geräte mit 2 Kontakten an.

So schließen Sie RS-485-Geräte mit 4 Kontakten an.

Zur Anpassung an die Leitung bei großen Entfernungenwerden die RS-485 Kabel mit 120 Ohm Abschlusswiderständen am Anfang und am Ende der Leitung ausgestattet.

Wie kann man den Betrieb von RS-485 überprüfen?

Wenn Sie ein Gerät mit RS-485 haben und es testen möchten, ist es am einfachsten, es über einen Konverter, z.B. UPort 1150, an einen Computer anzuschließen und die später beschriebene spezielle Software zu verwenden.

Programme für die 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 für die Arbeit mit dem COM-Port geeignet.

Jeder Hersteller veröffentlicht seine eigene Software für die Arbeit mit dem COM-Port.

Zum Beispiel, der Hersteller ICP DAS bietet ein Dienstprogramm DCON Utility Pro mit Unterstützung der Protokolle Modbus RTU, ASCII und DCON an. Herunterladen.

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