RS-232、RS-422与RS-485标准及应用
*、RS-232、RS-422与RS-485的由来
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，*初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂*产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了*种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在*条平衡总线上连接*多10个接收器。RS-422是*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*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。由于EIA提出的建议标�*际且浴癛S”作为前缀，所以在通讯工业*域，仍然习惯将上述标�*訰S作前缀称谓。
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。因此在视频界的应用，许多厂*都建立了*套高层通信协议，或公开或厂***使用。如录像机厂*中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。
二、RS-232串行接口标准
目前RS-232是PC机与通信工业中应用*广泛的*种串行接口。RS-232被定义为*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，如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平，DB25各引脚定义参见图1。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*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*大为约15米，*高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用*对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。其有关电气参数参见表1。
规定
RS232
RS422
R485
工作方式
单端
差分
差分
节点数
1收、1发
1发10收
1发32收
*大传输电缆长度
50英尺
400英尺
400英尺
*大传输速率
20Kb/S
10Mb/s
10Mb/s
*大驱动输出电压
+/-25V
-0.25V～+6V
-7V～+12V
驱动器输出信号电平
(负载*小值)
负载
+/-5V～+/-15V
+/-2.0V
+/-1.5V
驱动器输出信号电平
(空载*大值)
空载
+/-25V
+/-6V
+/-6V
驱动器负载阻抗(Ω)
3K～7K
100
54
摆率(*大值)
30V/μs
N/A
N/A
接收器输入电压范围
+/-15V
-10V～+10V
-7V～+12V
接收器输入门限
+/-3V
+/-200mV
+/-200mV
接收器输入电阻(Ω)
3K～7K
4K(*小)
≥12K
驱动器共模电压
-3V～+3V
-1V～+3V
接收器共模电压
-7V～+7V
-7V～+12V
表1
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三、RS-422与RS-485串行接口标准
1．平衡传输
RS-422、RS-485与RS-232不*样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用*对双绞线，将其中*线定义为A，另*线定义为B，如图2。
通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是*个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另*个逻辑状态。另有*个信号地C，在RS-485中还有*“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。
接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。参见图3。
2．RS-422电气规定
RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。图5是典型的RS-422四线接口。实际上还有*根信号地线，共5根线。图4是其DB9连接器引脚定义。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，*多可接10个节点。即*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。接收器输入阻抗为4k，故发端*大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单*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（*对单*的双绞线）实现。
RS-422的*大传输距离为4000英尺（约1219米），*大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到*大传输距离。只有在很短的距离下才能获得*高速率传输。*般100米长的双绞线上所能获得的*大传输速率仅为1Mb/s。
RS-422需要*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*般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的*远端。
RS-422有关电气参数见表1
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，参见图6。
而采用四线连接时，与RS-422*样只能实现点对多的通信，即只能有*个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， *论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。
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接收器*小输入阻抗为12k剑??S-422是4k健；?旧峡梢运狄S-485满足*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有关电气规定参见表1。
RS-485与RS-422*样，其*大传输距离约为1219米，*大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定*长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得*高速率传输。*般100米长双绞线*大传输速率仅为1Mb/s。
RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求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*般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。
四、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*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：
1．采用*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*低。图8所示为实际应用中常见的*些错误连接方式（a，c，e）和正确的连接方式（b，d，f）。a，c，e这三种网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。
2．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*段总线上有过多收发器紧靠在*起安装，再者是过长的分支线引出到总线。
总之，应该提供*条单*、连续的信号通道作为总线。
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五、RS-422与RS-485传输线上匹配的*些说明
对RS-422与RS-485总线网络*般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，**MAXIM公司有篇文章提到*条经验性的原则可以�*磁卸显谑裁囱氖菟俾屎偷缋鲁ざ仁毙枰衅ヅ洌旱毙藕诺淖皇奔洌ㄉ仙蛳陆凳奔洌┏缧藕叛刈芟叩ハ虼渌枋奔涞�3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间*小为250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns（24AWG PVC电缆），那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。
*般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻*般在RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有*个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。
另外*种比较省电的匹配方式是RC匹配，如图9。利用*只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。
还有*种采用二*管的匹配方法，如图10。这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二*管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。
六、RS-422与RS-485的接地问题
电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422与RS-485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。很多情况下，连接RS-422、RS-485通信链路时只是简单地用*对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个原因：
1．共模干扰问题：正如前文已述，RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来*测信号，系统只需*测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有*定的共模电压范围，如RS-422共模电压范围为-7～+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。以图11为例，当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为V OS ，由于两个系统具有各自*立的接地系统，存在着地电位差V GPD 。那么，接收器输入端的共模电压V CM 就会达到V CM =V OS +V GPD 。RS-422与RS-485标准均规定V OS ≤3V，但V GPD 可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入V CM 超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。
2．（EMI）问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要*个返回通路，如没有*个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像*个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有*条低阻的信号地。*条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压V GPD 被短路。这条信号地可以是额外的*条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是*通常的接地方法。
值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。笔者认为，可以采取以下三种措施：
（1） 如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。
（2） 采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的*种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处于恶劣的工作环境的现场设备）浮置起来（也就是系统的电路地与机壳或大地隔离），这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。
（3） 采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有*条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。参见图12。
七、RS-422与RS-485的网络失效保护
RS-422与RS-485标�*脊娑私邮掌髅畔尬�200mV。这样规定能够提供比较高的噪声抑制能力，如前文所述，当接收器A电平比B电平高+200mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但由于第三态的存在，即在主机在发端发完*个信息数据后，将总线置于第三态，即总线空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200～+200mV直至趋于0V，这带来了*个问题：接收器输出状态不确定。如果接收机的输出为0V，网络中从机将把其解释为*个新的启动位，并试�*寥『笮纸冢捎谟涝恫换嵊型Ｖ刮唬�*个帧错误结果，不再有设备请求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会造成两线电压差低于200mV的情况外，开路或短路时也会出现这种情况。故应采取*定的措施避免接收器处于不确定状态。
通常是在总线上加偏置，当总线空闲或开路时，利用偏置电阻将总线偏置在*个确定的状态（差分电压≥-200mV）。如图13。将A上拉到地，B下拉到5V，电阻的典型值是1kΩ，具体数值随电缆的电容变化而变化。
上述方法是比较经典的方法，但它仍然不能解决总线短路时的问题，有些厂*将接收门限移到-200mV/-50mV，可解决这个问题。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，而且解决了总线短路情况下的失效保护问题。
八、RS-422与RS-485的瞬态保护
前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就*能为力了。由于传输线对高频信号而言就是相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。
实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。*般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。
1．隔离保护方法。这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将*这些元件集成在*片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺点是成本较高。
2．旁路保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保护能力有限，只能保护*定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而且需要有*条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图14。在这种方法中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。
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RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，*初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂*产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了*种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在*条平衡总线上连接*多10个接收器。RS-422是*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*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。由于EIA提出的建议标�*际且浴癛S”作为前缀，所以在通讯工业*域，仍然习惯将上述标�*訰S作前缀称谓。
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。因此在视频界的应用，许多厂*都建立了*套高层通信协议，或公开或厂***使用。如录像机厂*中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。
二、RS-232串行接口标准
目前RS-232是PC机与通信工业中应用*广泛的*种串行接口。RS-232被定义为*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，如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平，DB25各引脚定义参见图1。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*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*大为约15米，*高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用*对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。其有关电气参数参见表1。
规定
RS232
RS422
R485
工作方式
单端
差分
差分
节点数
1收、1发
1发10收
1发32收
*大传输电缆长度
50英尺
400英尺
400英尺
*大传输速率
20Kb/S
10Mb/s
10Mb/s
*大驱动输出电压
+/-25V
-0.25V～+6V
-7V～+12V
驱动器输出信号电平
(负载*小值)
负载
+/-5V～+/-15V
+/-2.0V
+/-1.5V
驱动器输出信号电平
(空载*大值)
空载
+/-25V
+/-6V
+/-6V
驱动器负载阻抗(Ω)
3K～7K
100
54
摆率(*大值)
30V/μs
N/A
N/A
接收器输入电压范围
+/-15V
-10V～+10V
-7V～+12V
接收器输入门限
+/-3V
+/-200mV
+/-200mV
接收器输入电阻(Ω)
3K～7K
4K(*小)
≥12K
驱动器共模电压
-3V～+3V
-1V～+3V
接收器共模电压
-7V～+7V
-7V～+12V
表1
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三、RS-422与RS-485串行接口标准
1．平衡传输
RS-422、RS-485与RS-232不*样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用*对双绞线，将其中*线定义为A，另*线定义为B，如图2。
通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是*个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另*个逻辑状态。另有*个信号地C，在RS-485中还有*“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。
接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。参见图3。
2．RS-422电气规定
RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。图5是典型的RS-422四线接口。实际上还有*根信号地线，共5根线。图4是其DB9连接器引脚定义。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，*多可接10个节点。即*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。接收器输入阻抗为4k，故发端*大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单*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（*对单*的双绞线）实现。
RS-422的*大传输距离为4000英尺（约1219米），*大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到*大传输距离。只有在很短的距离下才能获得*高速率传输。*般100米长的双绞线上所能获得的*大传输速率仅为1Mb/s。
RS-422需要*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*般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的*远端。
RS-422有关电气参数见表1
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，参见图6。
而采用四线连接时，与RS-422*样只能实现点对多的通信，即只能有*个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， *论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。
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接收器*小输入阻抗为12k剑??S-422是4k健；?旧峡梢运狄S-485满足*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有关电气规定参见表1。
RS-485与RS-422*样，其*大传输距离约为1219米，*大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定*长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得*高速率传输。*般100米长双绞线*大传输速率仅为1Mb/s。
RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求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*般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。
四、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*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：
1．采用*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*低。图8所示为实际应用中常见的*些错误连接方式（a，c，e）和正确的连接方式（b，d，f）。a，c，e这三种网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。
2．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*段总线上有过多收发器紧靠在*起安装，再者是过长的分支线引出到总线。
总之，应该提供*条单*、连续的信号通道作为总线。
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五、RS-422与RS-485传输线上匹配的*些说明
对RS-422与RS-485总线网络*般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，**MAXIM公司有篇文章提到*条经验性的原则可以�*磁卸显谑裁囱氖菟俾屎偷缋鲁ざ仁毙枰衅ヅ洌旱毙藕诺淖皇奔洌ㄉ仙蛳陆凳奔洌┏缧藕叛刈芟叩ハ虼渌枋奔涞�3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间*小为250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns（24AWG PVC电缆），那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。
*般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻*般在RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有*个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。
另外*种比较省电的匹配方式是RC匹配，如图9。利用*只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。
还有*种采用二*管的匹配方法，如图10。这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二*管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。
六、RS-422与RS-485的接地问题
电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422与RS-485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。很多情况下，连接RS-422、RS-485通信链路时只是简单地用*对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个原因：
1．共模干扰问题：正如前文已述，RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来*测信号，系统只需*测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有*定的共模电压范围，如RS-422共模电压范围为-7～+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。以图11为例，当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为V OS ，由于两个系统具有各自*立的接地系统，存在着地电位差V GPD 。那么，接收器输入端的共模电压V CM 就会达到V CM =V OS +V GPD 。RS-422与RS-485标准均规定V OS ≤3V，但V GPD 可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入V CM 超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。
2．（EMI）问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要*个返回通路，如没有*个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像*个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有*条低阻的信号地。*条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压V GPD 被短路。这条信号地可以是额外的*条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是*通常的接地方法。
值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。笔者认为，可以采取以下三种措施：
（1） 如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。
（2） 采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的*种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处于恶劣的工作环境的现场设备）浮置起来（也就是系统的电路地与机壳或大地隔离），这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。
（3） 采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有*条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。参见图12。
七、RS-422与RS-485的网络失效保护
RS-422与RS-485标�*脊娑私邮掌髅畔尬�200mV。这样规定能够提供比较高的噪声抑制能力，如前文所述，当接收器A电平比B电平高+200mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但由于第三态的存在，即在主机在发端发完*个信息数据后，将总线置于第三态，即总线空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200～+200mV直至趋于0V，这带来了*个问题：接收器输出状态不确定。如果接收机的输出为0V，网络中从机将把其解释为*个新的启动位，并试�*寥『笮纸冢捎谟涝恫换嵊型Ｖ刮唬�*个帧错误结果，不再有设备请求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会造成两线电压差低于200mV的情况外，开路或短路时也会出现这种情况。故应采取*定的措施避免接收器处于不确定状态。
通常是在总线上加偏置，当总线空闲或开路时，利用偏置电阻将总线偏置在*个确定的状态（差分电压≥-200mV）。如图13。将A上拉到地，B下拉到5V，电阻的典型值是1kΩ，具体数值随电缆的电容变化而变化。
上述方法是比较经典的方法，但它仍然不能解决总线短路时的问题，有些厂*将接收门限移到-200mV/-50mV，可解决这个问题。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，而且解决了总线短路情况下的失效保护问题。
八、RS-422与RS-485的瞬态保护
前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就*能为力了。由于传输线对高频信号而言就是相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。
实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。*般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。
1．隔离保护方法。这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将*这些元件集成在*片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺点是成本较高。
2．旁路保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保护能力有限，只能保护*定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而且需要有*条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图14。在这种方法中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。
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