【摘要】 本文主要講解RS232C、RS485、RS422接口及其工作原理，詳細(xì)介紹串口在我臺廣播設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控中的開發(fā)與應(yīng)用。

【關(guān)鍵字】 RS232C RS485 RS422

隨著數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備的廣泛應(yīng)用，在智能廣播系統(tǒng)中存在著多種傳輸控制接口，實(shí)現(xiàn)對音頻信號的監(jiān)聽、監(jiān)看，以及報(bào)警、控制、故障定位等功能。GPIO接口通常獲取設(shè)備電源狀態(tài)、是否正常工作等簡單信息，適用于音分、代播音源等不需要詳細(xì)信息的設(shè)備監(jiān)管。SNMP可以將復(fù)雜設(shè)備的多種狀態(tài)監(jiān)測信息由網(wǎng)絡(luò)接口送出，且只占用極少的帶寬，因此它適用于調(diào)音臺、音頻矩陣等核心設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)管應(yīng)用。

RS232C和RS485等串口方式則可以通過串口連接獲取更多詳細(xì)信息，例如延時(shí)器是否進(jìn)入延時(shí)，音頻接口工作是否正常等。同時(shí)，大多數(shù)溫濕度傳感器都可以轉(zhuǎn)化為串口方式的數(shù)據(jù)被系統(tǒng)獲取。采用以上兩種方式獲取信息，都需要監(jiān)測系統(tǒng)具備將相應(yīng)接口類型轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號的設(shè)備，之后再進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部軟件應(yīng)用。

一.RS232C、RS485、RS422工作原理及區(qū)別

在廣播系統(tǒng)使用串口Telnet的通訊中，在物理層主要是RS232C、RS 485、RS422三種傳輸協(xié)議，也是最常用的（Telnet屬于表示層的高層協(xié)議，而RS232C/422/485屬于物理層協(xié)議）。

1.RS232C

RS232C規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，傳輸線采用屏蔽雙絞線，其最大傳輸速率為20kb/s，線纜最長為15米。由于是單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。

接口的信號電平值較高（信號“1”為“-3V至-15V”，信號“0”為“3至15V”），易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

2.RS485、RS422

RS485和RS422電路原理基本相同，都是利用差分傳輸方式提高通信距離和可靠性的一種通信標(biāo)準(zhǔn)，它在發(fā)送端使用2根信號線發(fā)送同一信號（2根線的極性相反），在接收端對這兩根線上的電壓信號相減得到實(shí)際信號，這種方式可以有效的抗共模干擾，提高通信距離，最遠(yuǎn)可以傳送1200m。工作原理圖如下：

RS422通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，而RS485只能半雙工工作，發(fā)收不能同時(shí)進(jìn)行，但它只需要一對雙絞線。RS485線路空閑（即不傳送信號）時(shí)，線路處于高阻（或掛起）狀態(tài)這時(shí)RS485線路就可以允許被其他設(shè)備占用，因此RS485通信接口的設(shè)備可以連成網(wǎng)絡(luò)。RS485/422邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。

3、RS232C、RS485、RS422詳細(xì)參數(shù)對比

二.RS232C、RS485、RS422通訊線

RS232可以采用三芯雙絞線、三芯屏蔽線等。RS485/422可以采用兩芯雙絞線、兩芯屏蔽線等。我臺主要采用安普六類網(wǎng)線，屏蔽線兩端接地，提高抗干擾能力。

使用雙絞線主要是為了解決在長距離的高速網(wǎng)絡(luò)中存在的兩個(gè)主要問題：EMI（電磁干擾）輻射干擾和EMI接收干擾。

1、輻射干擾

在高速傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，接收端是依靠高低電平的垂直邊沿（上升沿/下降沿）來判斷數(shù)據(jù)的變化的，頻率越高，邊沿變化的越快，相應(yīng)的高頻奇次諧波含量也越高。由于高頻方波本身的輻射問題，再加之長線傳輸（此時(shí)的長線相當(dāng)于發(fā)射天線），其對外的輻射特性得到了加強(qiáng)。使用雙絞線則可以有效地抑制這種輻射干擾。其實(shí)它的原理很簡單，當(dāng)兩條平行對絞天線在輻射電磁波的時(shí)候，由于工作電平是反相，所以輻射電磁波將被抵消。

2、接收干擾

這是針對接收端來說的抵抗干擾的能力。高頻傳輸線基本上相當(dāng)于一個(gè)天線，當(dāng)天線以對絞的方式傳輸反相信號的時(shí)候會(huì)抵消輻射電平。同樣的原理，它也會(huì)幫助接收端抵消輸入的噪聲信號。

三.RS232C、RS485、RS422實(shí)踐應(yīng)用

隨著我臺新廣播大樓投入使用，為了保證系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)播出，通過廠家監(jiān)控系統(tǒng)EQM和自我研發(fā)，我臺逐步完善了智能化的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)對供電系統(tǒng)、直錄播節(jié)目監(jiān)控、播控系統(tǒng)、衛(wèi)星功放等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面監(jiān)控，采用TTS合成語音、圖表顯示、手機(jī)短信等方式進(jìn)行智能化預(yù)警。結(jié)合本臺實(shí)際，下面詳細(xì)介紹如何利用RS232C、RS485、RS422協(xié)議進(jìn)行開發(fā)與應(yīng)用。

1.RS232C應(yīng)用

我臺RS232C主要應(yīng)用在EVENTIDE BD600延時(shí)器狀態(tài)監(jiān)測和集中控制系統(tǒng)上。延時(shí)器監(jiān)測系統(tǒng)由本地控制端、遠(yuǎn)程控制端以及導(dǎo)播間控制端三部分組成。本地控制端是延時(shí)器通過RS232C通信協(xié)議與播出站相連，可實(shí)現(xiàn)對延時(shí)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示、檢測和全面控制；遠(yuǎn)程集中控制放置在總控機(jī)房管理站上，實(shí)現(xiàn)對各直播間延時(shí)器的運(yùn)行狀態(tài)顯示、檢測與控制；導(dǎo)播間控制端安裝在導(dǎo)播間的多功能站上，實(shí)現(xiàn)對直播間延時(shí)器的運(yùn)行狀態(tài)顯示、檢測與控制。此外，該系統(tǒng)還可以檢測在直播時(shí)段是否開啟延時(shí)功能，也可以按需設(shè)置自動(dòng)開啟和自動(dòng)退出延時(shí)功能。一旦檢測延時(shí)器的工作狀態(tài)與當(dāng)前時(shí)段屬性不符，系統(tǒng)能夠以語音、文字、手機(jī)短信形式告知值班人員和編播人員，防止不雅語句和政治事故的發(fā)生，提高了播出安全。

延時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)圖如下：

2.RS422應(yīng)用

RS422主要應(yīng)用于Studer OnAir3000數(shù)字網(wǎng)絡(luò)調(diào)音臺，采用RJ45頭，連接分配盒和控制桌面模塊，提供24V直流電壓以及控制數(shù)據(jù)信息。OnAir3000控制桌面包括推子分配模塊、監(jiān)聽對講模塊、主顯示屏，通過RS422協(xié)議進(jìn)行模塊之間的互聯(lián)。

（1）OnAir3000調(diào)音臺模塊連接圖：

（2）RS422連線：

3.RS485應(yīng)用

RS485在我臺應(yīng)用的比較多，如衛(wèi)星功放控制監(jiān)測、高壓監(jiān)測等等。供電安全對于廣播安全播出單位是及其重要的，需要及時(shí)跟蹤掌握高壓工作狀態(tài)。我臺運(yùn)用c++編程語言自主研發(fā)，完成了高壓工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，對高壓缺相，切換等進(jìn)行短信告警。我臺高壓供電采用WGB-671微機(jī)備用電源自投裝置，其設(shè)有RS485通信接口，可以讀取其工作狀態(tài)以及二次高壓電壓、電流等數(shù)據(jù)信息，通過計(jì)算機(jī)分析處理，就可以完成對二次高壓及高壓開關(guān)柜數(shù)據(jù)、狀態(tài)的監(jiān)控、告警。

WGB-671自投裝置提供的是RS485接口輸出口采用DB9，而監(jiān)控計(jì)算機(jī)具有RS232C接口，我們采用RS485有源轉(zhuǎn)換器，提高抗干擾。需要注意的是，WGB-671輸出的接口DB9一定要與轉(zhuǎn)換器定義的引腳相對應(yīng)。

WGB-671的MODBUS通信協(xié)議采用的傳輸模式為RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備）模式，信息傳輸為異步方式。RS485數(shù)據(jù)信息分為地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)、CRC校驗(yàn)碼。數(shù)據(jù)區(qū)主要是高壓狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率因素、壓板狀態(tài)、動(dòng)作及錯(cuò)誤等信息。WGB數(shù)據(jù)獲取后，分析處理這些數(shù)據(jù)，當(dāng)高壓發(fā)生異常時(shí)，軟件界面相應(yīng)設(shè)備圖塊閃光報(bào)警，指出事故的性質(zhì)和異常參數(shù)值，采用先進(jìn)的TTS語音合成技術(shù)，進(jìn)行事件報(bào)警，報(bào)警信息與手機(jī)綁定，及時(shí)告知值班值班人員。

四.結(jié)束語

我臺充分利用串口通信技術(shù)，不斷完善技術(shù)系統(tǒng)中的智能監(jiān)測預(yù)警，提高了我臺設(shè)備自動(dòng)管理能力。目前，我臺著力完善串口網(wǎng)絡(luò)化，完成以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線RS232C、RS485、RS422網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)與數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星功放、高壓系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等集中管理。