RS232、RS485和CAN究竟能傳輸多遠(yuǎn)距離？

RS-232/422/485和CAN總線是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中比較常見(jiàn)的通訊方式，可用于不同設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。不同的通訊線具有不同的傳輸速率和傳輸距離，如何能讓其實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳輸呢？

先簡(jiǎn)單介紹下什么是RS-232、RS-422、RS-485和CAN總線。

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RS-232

RS-232（又稱(chēng)EIA RS-232）是常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一，是一種比較老的標(biāo)準(zhǔn)。全雙工通信，需要地線、發(fā)送線和接收線三條線。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，抗干擾能力較差。

RS-232通常使用DB9或DB25的連接器，并需要進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。RS-232的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送電平為-12V~12V，但實(shí)際上很少達(dá)到這個(gè)范圍。

工業(yè)控制上RS-232一般只用RXD、TXD、GND三條線。

RS-232適合本地設(shè)備之間的通信，如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)、工業(yè)儀器儀表，也用于驅(qū)動(dòng)和連線的改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中RS-232的傳輸長(zhǎng)度或者速度常常超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的值。

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RS-485

RS-485也是一種常見(jiàn)的串行通信接口。支持多點(diǎn)和遠(yuǎn)距離傳輸，采用半雙工通訊方式。它增加了設(shè)備的個(gè)數(shù)，同時(shí)定義了在最大設(shè)備個(gè)數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號(hào)電壓。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，數(shù)據(jù)傳輸速率高，具有良好的抗干擾能力、出色抗噪性和多設(shè)備能力，信號(hào)能傳輸上千米，彌補(bǔ)了RS-232通訊距離短的問(wèn)題。

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RS-422

RS-422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh計(jì)算機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。采用全雙工通訊方式，有4根信號(hào)線（相當(dāng)于把232的RX、TX分別分成兩根線），收與發(fā)是分開(kāi)的，可以同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)。RS-422使用差分信號(hào)以及非平衡參考地的信號(hào)。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)，對(duì)比RS-232，它能更好地抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離，在工業(yè)環(huán)境中尤為適用。

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電平標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)通訊使用的電平標(biāo)準(zhǔn)不同，串口通訊可分為T(mén)TL標(biāo)準(zhǔn)及RS-232標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)下表。

常見(jiàn)的電子電路中一般使用TTL的電平標(biāo)準(zhǔn)，理想狀態(tài)下，使用5V表示二進(jìn)制邏輯1，使用0V表示邏輯0；而RS-232為了增加串口通訊的遠(yuǎn)距離傳輸及抗干擾能力，它使用-15V表示邏輯1，+15V表示邏輯0。

因?yàn)?a target="_blank">控制器一般使用TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，所以常常會(huì)使用MA3232芯片對(duì)TTL及RS-232電平的信號(hào)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。

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CAN總線

CAN總線（Controller Area Network）是德國(guó)BOSCH從80年代初為了解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多控制、測(cè)試系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，從而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是可以用雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維來(lái)作為通信介質(zhì)的一種多主總線，通信速率最高可達(dá)1Mbps。相較于許多RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。

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傳輸距離

RS-232數(shù)據(jù)傳輸速率較低，標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率范圍是110bps~115200bps，RS-232適用于短距離傳輸，距離多在15m范圍內(nèi)。

RS-485使用差分信號(hào)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率高，可達(dá)10Mbps，可擴(kuò)展至1200米以上的距離。

RS-422接口的最大傳輸速率為10Mbps，最大傳輸距離約1200米。

高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)：通信速率為125Kbps~1Mbps，總線長(zhǎng)度≤40米；低速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)：通信速率為10～125Kbps，傳輸速率為40kbps時(shí)，總線長(zhǎng)度可達(dá)1000米。

針對(duì)上述的通訊方式，正常情況下，通訊距離：RS-232 ＜ CAN ＜ RS-422 ＜RS-485

但通信距離受通訊速率、連接線、外部干擾等多種因素影響，實(shí)際傳輸距離與理論上會(huì)存在一定差異。

①波特率

于串口通信而言，通常波特率越大，傳輸速率越快，傳輸距離就越短，抗干擾能力越差。一般通信兩端設(shè)備都要設(shè)成相同的波特率，但有些設(shè)備也可以自適應(yīng)波特率。串口常用的波特率是9600bps，在9600波特率下，RS-232建議通訊距離在13米以?xún)?nèi)。

②連接線

長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸時(shí)，采用雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以從物理上減弱噪聲對(duì)信號(hào)傳輸過(guò)程中的耦合。帶屏蔽層的雙絞線，還可以避免外界強(qiáng)電磁環(huán)境干擾。接線一定要嚴(yán)格，需要接地的最好接地，有些485通信還需要考慮接上終端電阻來(lái)匹配；如果是RS-232通信，盡量不要讓線太長(zhǎng)。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，如RS-485在100Kbps速率以下才可能達(dá)到規(guī)定最遠(yuǎn)的傳輸距離；只有在很短的距離下才能獲得最高傳輸速率。一般100米的雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

③外部干擾

遠(yuǎn)離干擾源是現(xiàn)場(chǎng)最常用的手段之一，在實(shí)際布線中，需要盡量保證將強(qiáng)電和弱電分開(kāi)，盡可能相互遠(yuǎn)離；若實(shí)在無(wú)法避開(kāi)，最好是交叉垂直布線。如RS-232傳輸距離短的其中一個(gè)原因就是232屬于單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信。