RS-232 vs RS-422 vs RS-485、違いは何ですか?

初版:2018 年 10 月 7 日

今日の多くの若者にとって、シリアル通信は時代遅れの用語かもしれません。 しかし、今日では、RS-232、RS-422、RS-485などの最も一般的な規格のいくつかが、産業用通信で広く使用されています。 したがって、初心者がこれらの基準を理解するのに役立つようにこの記事を書きました。 そして、それらを詳細に比較することで違いを認識します。

それでは、始めましょう。

目次

• RS-232とは?
• RS-232の機能についてはどうですか?
• RS-485とは?
• RS422の機能はどうですか?
• RS422とRS-485の比較
• RS-423とは?
• RS-232とRS-422とRS-485の比較
• よくあるご質問(FAQ)
• 結論

RS232とは何ですか?

RS-232インターフェースは、米国電子工業会(EIA)が定めたシリアルデータ通信のインターフェース規格に準拠しています。 元の番号はEIA-RS-232(232、略してRS232)です。 コンピュータのシリアルインターフェース周辺機器接続、ケーブルの接続、機械的、電気的、信号、および転送プロセスに広く使用されています。

RS-232-C規格で規定されているデータ伝送速度は、毎秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、および19200ボー/秒です。

RS232の機能はどうですか?

RS-232は、主流のシリアル通信インターフェースの1つです。 RS232インターフェース規格の早期登場により、主に次の4つの点で必然的に欠陥があります。

#1:高いインターフェース信号レベル

インターフェースの信号レベルが高いため、インターフェース回路のチップが損傷しやすくなります。 RS232インターフェース上の信号線の電圧は負の論理関係にあります。

ロジック「1」は-3〜15Vです。ロジックは「0」:+3 – +15Vで、ノイズマージンは2Vです。 レシーバは、+3Vより高い信号をロジック「0」、-3Vより低い信号をロジック「1」、5VのTTLレベルをロジック正、0をロジック負として認識する必要があります。 TTLレベルと互換性がないため、TTL回路に接続するにはレベルシフト回路が必要です。

#2:伝送速度が低い

伝送速度が遅い。 非同期伝送では、ビットレートは20Kbpsです。したがって、51CPLD開発ボードでは、統合プログラムボーレートは19200しかできず、これも理由です。

#3:ノイズ耐性が弱い

RS232インターフェースは、信号線と信号リターンストリングを使用して、共通のグランド伝送形式を形成します。 この標準的なグランド伝送はコモンモード干渉を受けやすいため、ノイズ耐性は弱いです。

#4:伝送距離が短い

伝送距離は限られています。 最大伝送距離は50フィートです。 約15メートルにしか届きません。

RS485とは?

RS-485シリアルバスは、通信距離が数十メートルから数キロメートルでなければならない場合に広く使用されています。 RS-485は、平衡型送信および差動受信を使用して、コモンモード干渉を除去します。

バストランシーバーの高感度に加えて、200mVという低い電圧を検出できるため、キロメートルを超えて送信信号を回復します。

RS-485 は半二重モードの動作を使用し、常に 1 つのポイントのみを送信します。 したがって、送信回路はイネーブルされた信号によって制御されなければなりません。

RS485の機能はどうですか?

RS-485は、多点相互接続に非常に便利で、多くの信号線を節約できます。 アプリケーション RS-485をネットワーク化して、最大32台のドライブと32台のレシーバを並列に接続する分散システムを構築できます。 RS-232-Cの欠点に対応して、新しい規格RS-485には次の機能があります。

• RS-485の電気的特性:ロジック「1」は2本の線間の電圧差+2V~+6Vで表され、ロジック「0」は2本の線間の電圧差-6V~-2Vで表されます。 インターフェース信号レベルはRS-232-Cよりも低く、インターフェース回路チップの損傷は困難です。 レベルはTTLレベルに対応しており、TTL回路との接続に便利です。
• 最高のデータ伝送速度は10Mbpsです
• RS-485インターフェースは、バランスド・ドライバと差動レシーバを組み合わせたもので、反一般的なソリッド・モード干渉機能と優れたアンチノイズ性能を備えています。
• RS-485インターフェースの最大伝送距離は4000フィート、最大3000メートルです。
• RS-232-Cインターフェースでは、バスに接続できるトランシーバーは1つだけです。 対照的に、RS-485インターフェースでは、バス上に最大128個のトランシーバーしか接続できません。 ユーザー:単一のRS-485インターフェースを使用して、デバイスネットワークを迅速に確立できます。

RS422とは何ですか?

RS-422規格の正式名称は「平衡電圧デジタルインターフェース回路の電気的特性」であり、インターフェース回路の特性を定義しています。 信号グランドがあり、合計5本の線があります。

受信機は高い入力インピーダンスを使用し、送信ドライバはRS232よりも重要な駆動能力を備えているため、同じ伝送線路上の複数の受信ノードを接続でき、最大10ノードを接続できます。

1つのマスターデバイス(マスター)と残りのスレーブデバイス(スレーブ)では、スレーブデバイスは相互に通信できないため、RS-422はポイントから多方向への双方向通信をサポートします。 受信機の入力インピーダンスは4kなので、送信機の最大負荷容量は10 & TImesです。4k + 100Ω (終端抵抗)

RS422の機能はどうですか?

RS-422 4線式インターフェースは送信チャネルと受信チャネルを別々に使用するため、データ方向を制御する必要はありません。 デバイス間で必要な信号交換は、ソフトウェアモード(XON/XOFFハンドシェイク)またはハードウェアモード(個別のペアのペア)で行うことができます。 撚り線)。

RS-422の最大伝送距離は4000フィート(約1219メートル)、最大伝送速度は10Mb/sです。

平衡ツイストペアの長さは伝送速度に反比例し、100kb/sレートを下回る最大伝送距離に達することが可能です。 最高の伝送速度は、非常に短い距離でのみ可能です。 一般的な100メートルのツイストペアの最大伝送速度はわずか1Mb/sです。

RS-422には、伝送ケーブルの特性インピーダンスとほぼ等しい抵抗を必要とする終端抵抗が必要です。 短距離伝送では、抵抗を終端する必要はありません。 つまり、一般的には、300メートル以下で抵抗を終端する必要はありません。 終端抵抗は、伝送ケーブルの最も遠い端に接続されています。

RS422とRS-485の比較

RS-422とRS-485の回路は同じ原理です。 これらは差動モードで送受信されます。デジタルグランドは必要ありません。 差動動作は、同じレート条件下で伝送距離が長くなる根本的な理由です。

これがRS-422、RS-485、RS232の本当の違いです。 RS232はシングルエンドの入出力であるため、デュプレックス動作には少なくともデジタルグランドが必要です。 回線を送信し、回線 3 を受け入れます(非同期送信)。 また、他の制御線を追加して、同期やその他の機能を完了することもできます。

RS-422は、2つのツイストペアによる全二重動作で動作および受信できます。 RS485は半二重しか動作せず、送信と受信を同時に行うことはできませんが、ツイストペアは1つしか必要ありません。 RS422およびRS485は、19kpbsで1200メートルを送信できます。 デバイスは、新しいトランシーバの回線に接続できます。

RS-422の電気的性能はRS-485と同じです。 主な違いは、RS-422には2つの送信(Y、Z)と2つの受信(A、B)の4つの信号線があることです。 RS-422の受信と送信は別々であるため、同時に送受信できます(全二重)。RS-485には、送信と受信の2つの信号線があります。

RS423とは?

RS-423(RS/EIA/TIA-423)は、RS232よりも優れた拡張機能を備えたシリアル通信の規格です。 RS-232に似た不平衡(シングルエンド)インタフェースと、単一の単方向送信ドライバを定義し、最大10個のレシーバを可能にします。 これは通常、集積回路技術を使用して実装され、DTEとDCE間のシリアルバイナリ信号交換に使用されます。

RS-422はマルチポイント接続をサポートしますが、RS-423はポイントツーポイントリンクのみをサポートします。 RS-422は、スマートデバイスを直接接続するために設計されています。 対照的に、RS-423はRS-232を補強し、RS-422とRS-232の間の仲介役として機能するように設計されています。

RS-423 と RS-232 には、コモン グラウンドを使用するデバイスの欠点がすべて含まれており、デバイスの通信が劣化する可能性があり、潜在的な通信障害につながる可能性がありますが、その原因は不明であることがよくあります。

この点で、RS-422、RS-485、およびツイストペア接続を介したイーサネットが優れています。 RS-423の欠点のため、業界では不人気です。

RS-232、RS-422、RS-485の違いは何ですか?

• RS232は全二重、RS485は半二重、RS422は全二重です。
• RS485 と RS232 は、唯一の物理通信プロトコル (つまり、インターフェイス標準) です。RS485は差動伝送モード、RS232はシングルエンド伝送モードです。 それでも、通信プログラムに大きな違いはありません。

PCにはすでにRS232が搭載されており、直接使用できます。 RS485通信を使用する場合は、RS232ポートのRS485変換ヘッドにRS232を接続するだけでよく、プログラムを変更する必要はありません。

RS232/RS422/RS485インターフェースの外観に違いはありますか?

一般的にはDB9です。他にもありますが、どちらがRS232 / RS422 / RS485であるかを知るには、内側の行を見る必要があります。

RS232は標準インターフェースで、D字型の9ピンです。 接続されたデバイスのインターフェースの信号定義は同じです。 信号は次のように定義されます。

RS-232は1対1の通信のみ可能(単一ステーション機能)

RS-485インターフェースは、バス上に最大128個のトランシーバーを提供します(マルチステーション機能付き)

PCのデフォルトにはRS232インターフェースしかないため、PCホストコンピューターのRS485回路を取得するには2つの方法があります。

(1) PCシリアルポートのRS232信号をRS232 / RS485変換回路を介してRS485信号に変換します。 絶縁型アンチサージ製品は、複雑な状況の産業環境に最適です。

(2)出力信号は、PCIマルチポートシリアルカードを介してRS485タイプの拡張カードとして直接選択できます。

コンピュータは、RS232-RS485コンバータを介して複数の485デバイス(アクセスコントローラ)を接続し、バス上のデバイスを汚染します。

配線ラベルは485+485-で、リンクデバイス(コントローラ)の485+485-に相当します。

通信距離: 最も遠いデバイス(コントローラー)とコンピューターの間の距離は、理論的には1200メートルです。 800メートル以内の顧客管理と300メートル以内の最良の制御をお勧めします。 距離が長すぎる場合は、485リピーター(延長)を購入できます(リピーターがバスの真ん中に配置されている場合、または最初に、メーカーのマニュアルを参照してください)。中継器は理論的には3000メートルまで延長できます。

負荷数: 485バスが伝送できるデバイス(コントローラ)の数。 これは、コントローラの通信チップと485コンバータの通信チップの選択に依存します。 一般的には、32、64、128、256があります。 このような選択が理論上の数です。 実際のアプリケーションでは、シーン環境、通信距離、およびその他の要因に応じて、負荷数がインジケーターの数に達しません。 マイクロファーミング会社のコントローラーとコンバーターは256ユニットで設計されており、お客様は80ユニット以内で各バスを制御することをお勧めします。

485通信バス(ツイストペアまたはネットワークケーブルの1つが必要です)。 普通のワイヤー(撚りなし)を使用すると、干渉が大きくなり、通信がスムーズにならず、通信すら不可能になります。

各コントローラーデバイスは、スター接続やフォークなしで、手をつないでいる必要があります。 スター接続やフォークがあると、干渉が大きくなり、通信が悪くなり、送信すらできなくなります。

以下の表は、RS-232、RS-422、RS423、RS-485の比較を示しています

仕様		RS-232準拠	RS-423準拠	RS-422型	RS-485準拠
動作モード		単 -終わった	単 -終わった	微分	微分
1 つの回線上のドライバとレシーバの総数		1 ドライバー 1 受信	1 ドライバー 10 受信	1 ドライバー 10 受信	1 ドライバー 32 受信
最大ケーブル長		50フィート	4000フィート	4000フィート	4000フィート
最大データレート		460kb/秒	100kb/秒	10Mb/秒	30Mb/秒
最大ドライバ出力電圧		+/- 25V	+/- 6V	-0.25Vから+6V	-7Vから+12V
ドライバ出力信号レベル(最小負荷時)	読み込み済み	+/- 5Vから+/- 15V	+/- 3.6V	+/- 2.0V	+/- 1.5V
ドライバ出力信号レベル(無負荷最大)	アンロード	+/- 25V	+/- 6V	+/- 6V	+/- 6V
ドライバ負荷インピーダンス(オーム)		3Kから7K	>=450	100	54
マックス。 高Z状態におけるドライバ電流	電源オン	なし	なし	なし	+/- 100uA
マックス。 高Z状態におけるドライバ電流	電源オフ	+/- 6mA @ +/- 2V	+/- 100uA	+/- 100uA	+/- 100uA
スルーレート(最大)		30V/uS	調整	なし	なし
レシーバの入力電圧範囲		+/- 15V	+/- 12V	-10Vから+10V	-7Vから+12V
レシーバ入力感度		+/- 3V	+/- 200mV	+/- 200mV	+/- 200mV
レシーバ入力抵抗(オーム)		3Kから7K	4k分	4k分	>=12k

よくある質問 (FAQ)

UARTとは?

UARTはUniversal Asynchronous Receiver-Transmitterの略です。 これは、シリアルデータ伝送を実装するために使用されるシリアルポートテクノロジーです。 これは、通信用にパラレルデータをシリアルデータに変換し、受信機で使用するためにシリアルデータを同様のデータに戻す回路です。

RS-485バスのコモンモード干渉を除去するにはどうすればよいでしょうか?

これらの方法では、通常、コモンモード干渉が排除されます。

• シールド付きツイストペアケーブルの使用と適切な接地
• 強い電界が存在する亜鉛メッキパイプシールドを検討してください。
• 高圧線から離れた配線、高圧電源線や信号線を束ねて配線することは言うまでもありません
• 電子制御ロックと同じ電源を共有しないでください
• (リニア安定化電源または高品質スイッチング電源(リップル干渉50mV以下)を使用)

結論

RS232、RS422、RS423、およびRS485はすべて、基本的に物理層プロトコルです。 これらはすべてシリアル通信プロトコルであり、ユビキタスなデバイスインターフェースです。 シリアル・インターフェースは、電子機器や組み込みシステムで広く使用されており、多くの場合、デバイス・データのリモート・アクイジションやリモート・コントロールに使用されています。

これらは、PC、マイクロコントローラ、シリアル通信プロトコルを使用したシリアル通信、TTLレベルの伝送など、信号の送信方法を変更します。 これらはすべて、通信コンバータチップによってRS232、RS422、RS423、またはRS485信号に変換する必要があります。

RS232、RS422、RS485産業用イーサネットに適した TTL 1×9トランシーバ の詳細をご覧ください。

Reference:

• http://www.elecfans.com/emb/jiekou/20180418663969.html
• http://www.rs485.com/rs485spec.html
• https://www.linkedin.com/pulse/eia-rs-485-rs-423-rs-422-rs-232-vinay-sahu

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