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RS-232和RS-485信号超长距离通信解决方案

武汉波仕电子有限公司
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    串行通信接口标准经过使用和发展,目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以,以RS-232C为主来讨论。RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0~20000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题,如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备,因此,它作为一种标准,目前已在微机通信接口中广泛采用。
 
  在AT机及以后,不支持20mA电流环接口,使用DB-9连接器,作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此,若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接,必须使用专门的电缆线。
 
  电缆长度:在通信速率低于20kb/s时,RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m(50英尺)。最大直接传输距离说明:RS-232C标准规定,若不使用MODEM,在码元畸变小于4%的情况下,DTE和DCE之间最大传输距离为15m(50英尺)。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求,接口标准在电气特性中规定,驱动器的负载电容应小于2500pF。
 
  由于RS-232规范出现的时间比较早,尽管这种标准现在仍然普遍应用在工业自动化、安放监控、数据采集、等等诸多的领域,但它先天的缺陷却也非常明显,那就是它的电气标准的限制,导致RS-232信号不能进行长距离的通信,另外一个缺陷就是RS-232接口很容易因为浪涌、回路电压等因素导致接口芯片的损坏。基于这个现状,波士电子已经开发出RS-232的光隔远程收发器,这种产品能满足RS-232在1000米左右的信号全双工点对点(Point to Point)通信,而且两端互相光电隔离。波士电子还有各种RS-232/RS-485转换器也可以延长RS-232的通信距离,其中增强型的485A、485C型号的转换器最远可以延长1800米。
  
  但是这种方案还有不完美之处,那就是以双绞线作为通信线缆介质条件下,无法完成更远距离的通信。更远距离的通信,比如2000米以上,只能靠昂贵的光纤通信来解决这个需要,但这个方案明显存在着布线昂贵,接口设备通常价格也比较高的问题。靠RS-485中继器虽然也能够继续延长RS-485的距离,缺点在于长距离通信的野外对中继器供电很不方便,另外中继器也不适合多次级连。
 
  波士电子根据客户的需求,现在提供了一个RS-232或RS-485在以双绞线作为通信介质,半双工通信、低速率模式下,可以将RS-232或RS-485信号传送10公里以内的解决方案,产品名称为CAN232G的RS-232光隔超远程驱动器以及产品名称为CAN485G的RS-485光隔超远程驱动器。
   
    此方案不仅可以解决RS-232/RS-485点对点通信,而且还可以组成带有节点的总线制结构,此种通信方式和通常的RS-485总线类似,在网络中每个挂有型号为CAN232G的RS-232光隔超远程驱动器的RS-232接口设备,或者挂接波士电子生产的型号为CAN485G的 RS-485光隔超远程驱动器的RS-485设备,均可与上位主控计算机以轮询的方式通信。
 

      为保证网络的安全性,波士电子提供的型号为CAN232G的RS-232光隔超远程驱动器和型号为CAN485G的RS-485光隔超远程驱动器为工业级标准设计,不仅仅是信号的光电隔离,而且电源也是DC-DC隔离转换,并带有抗雷击元器件用以做突波保护。
 
    CAN232G和 CAN485G的光隔超远程驱动器, 其核心原理就是将RS-232或是RS-485电平转换成为CAN(Controller Area Network)总线电平,远端的CAN232G-或CAN485G再将CAN电平转换成为RS-232电平或RS-485电平,从而完成了RS-232或RS-485信号的超远距离传输。
 
    因为众所周知,CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中,当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”状态。所以采用这种方式来解决RS-232/485超远距离的通信,不失为一种稳定、可靠而且经济的解决方案。
 
    在RS-232超远程的解决方案中,由于其产品性能的稳定可靠,已大量被国内军工单位所采用,在实际应用中表现出色。
 
 
 

 

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