串行通信接口选择及应用

MCS-51系列单片机的串行接口可以与PC的COM接口进行通信，从而可以实现上位机控制。常用的串行通信标准接口有RS-232C、RS-422A、RS-423A、RS-485等。

1 TTL电平通信接口

两个单片机相距在1.5m之内，可直接用TTL电平传输方法实现双机通信，如图7-9所示。

图7-9 TTL电平通信接口

以TTL电平串行传输数据的方式抗干扰性差，传输距离短且传输速率低。为提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距离以及提高传输速率，一般都采用标准串行接口来实现串行通信。

2 RS-232C接口

RS-232C规定任何一条信号线的电压均为负逻辑关系，即逻辑1为-3～-15V；逻辑0为+3～+15V。-3～+3V为过渡区，不作定义。

图7-10 RS-232C标准接口电平转换芯片电路

由于RS-232C接口标准出现较早，采用该接口存在以下问题：①传输距离短，传输速率低；②有电平偏移；③抗干扰能力差。

当单片机双机通信距离在1.5～15m之间时，可考虑使用RS-232C标准接口实现点对点的双机通信，如图7-10所示。

为了使用RS-232C接口通信，必须在单片机系统中加入电平转换芯片，以实现TTL电平向RS-232C电平的转换。常见的TTL到RS-232C的电平转换器有MC1488、MC1489和MAX232A等芯片。

3 RS-422A接口(www.xing528.com)

RS-422A与RS-232C的主要区别是，收发双方的信号地不再共地，RS-422A采用了平衡驱动和差分接收的方法。用于数据传输的是两条平衡导线，这相当于两个单端驱动器。输入同一个信号时，其中一个驱动器的输出永远是另一个驱动器的反相信号。因此，两条线上传输的信号电平，当一个表示逻辑“1”时，另一条一定为逻辑“0”。

RS-422A与TTL电平转换常用的芯片为传输线驱动器（SN75174或MC3487）和传输线接收器（SN75175或MC3486），如图7-11所示。

RS-422A能在长距离、高速率下传输数据。

图7-11 SN75174到SN75175的电平转换电路

它的最大传输率为10Mbit/s，电缆允许长度为12m，如果采用较低传输速率，则最大传输距离可达1219m。

4 RS-485接口

RS-422A双机通信需要四芯传输线，应用于长距离通信很不经济，因此在工业现场，通常采用双绞线传输的RS-485串行通信接口。

RS-485是RS-422A的变形，它与RS-422A的区别为：RS-422A为全双工，采用两对平衡差分信号线；RS-485为半双工，采用一对平衡差分信号线，如图7-12所示。

图7-12 RS-485串行通信接口电路

RS-485最大传输距离约为1219m，最大传输速率为10Mbit/s。通信线路要采用平衡双绞线。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kbit/s速率以下，才可能使用规定的最长电缆。只有在很短的距离下才能获得最大传输速率。一般100m长的双绞线最大传输速率仅为1Mbit/s。