Chi tiết về chuẩn giao tiếp truyền thông RS232, RS422, RS485

RS232, RS422 và RS485 đều là các chuẩn giao diện truyền dữ liệu kỹ thuật số. Các chuẩn giao diện này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và các ứng dụng truyền thông. Hãy cùng ATSCADA tìm hiểu chi tiết về chuẩn giao tiếp truyền thông RS232, RS422, RS485 qua bài viết sau đây 

Giới thiệu lịch sử ra đời các chuẩn giao tiếp truyền thông RS232, RS422, RS485

Các tiêu chuẩn truyền thông RS232, RS422 và RS485 đều được phát triển và phát hành bởi Hiệp hội Các Ngành Công Nghiệp Điện Tử (EIA).

RS232, được phát hành vào năm 1962 và đặt tên là EIA-232-E, là một tiêu chuẩn công nghiệp quan trọng. Khả năng tương thích kết nối giữa các sản phẩm của các nhà sản xuất là khác nhau. Tuy nhiên, RS232 có nhược điểm về khoảng cách ngắn và tốc độ truyền thấp.

RS422 được phát triển từ RS232 để cải thiện các vấn đề của RS232. RS422 sử dụng tín hiệu truyền thông cân bằng, tốc độ truyền lên đến 10 Mb/giây và khoảng cách truyền lên đến 4000 ft (ở tốc độ dưới 100 kb/s). Cho phép kết nối nhiều máy thu trên một bus cân bằng. RS422 được đặt tên theo tiêu chuẩn TIA/EIA-422-A.

Để mở rộng phạm vi ứng dụng, EIA đã phát triển tiêu chuẩn RS485 dựa trên RS422 vào năm 1983 và đặt tên là TIA/EIA-485-A. RS485 bổ sung khả năng giao tiếp đa điểm nhiều máy phát kết nối với cùng một bus và thêm máy phát.

Ngoài ra, cả ba tiêu chuẩn này đều liên quan đến khái niệm đơn công (simplex) và song công (duplex) trong kỹ thuật truyền thông. Đơn công chỉ cho phép truyền dữ liệu một chiều, trong khi song công cho phép truyền và nhận dữ liệu đồng thời trên cùng một đường truyền. Điều này giúp tăng khả năng truyền thông và mở rộng ứng dụng của các tiêu chuẩn truyền thông này.

Tìm hiểu chuẩn giao tiếp truyền thông RS232

RS232 là một chuẩn truyền thông phổ biến được phát triển bởi Hiệp hội Công nghiệp Điện tử (EIA) và Hiệp hội Viễn thông (TIA). Chuẩn truyền thông này thường được gọi là RS232 hoặc RS-232, thay vì EIA/TIA-232-E. Chủ yếu tập trung vào việc truyền dữ liệu nối tiếp giữa một thiết bị chủ (DTE) và một thiết bị ngoại vi (DCE).

Các đặc điểm của RS232 bao gồm:

• RS232 có khả năng chống nhiễu cao trên các cổng nối tiếp.
• Thiết bị ngoại vi có thể được tháo lắp ngay cả khi máy tính đang hoạt động, không gây ra sự cố.
• Các mạch điện đơn giản có thể nhận điện áp nguồn qua cổng nối tiếp.
• Mức giới hạn logic (logic 0 và 1) trong RS232 là +-12V.
• Mức logic 1 có điện áp từ -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V đến 12V.
• Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps (tuy có thể cao hơn hiện nay).
• Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi qua cổng RS232 không vượt quá 15m.
• Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn bao gồm 9600, 19200, 28800, 38400, 56600, 115200 bps.

Để giảm nguy cơ nhiễu giữa các tín hiệu kế cận, RS232 giới hạn tốc độ thay đổi (slew rate) tối đa là 30 V/μs, và tốc độ cũng được giới hạn tối đa là 20 kbps. Trở kháng của mạch điều khiển được chỉ định từ 3 đến 7 kΩ. Và tải dung tối đa của đường truyền được giới hạn là 2500 pF. Từ đó xác định chiều dài tối đa của cáp dựa trên điện dung của nó.

Tìm hiểu chuẩn giao tiếp truyền thông RS422

RS422 là một chuẩn truyền thông được phát triển bởi Hiệp hội Công nghiệp Điện tử (EIA) và Hiệp hội Viễn thông (TIA). Thường được gọi là RS422 hoặc RS-422, thay vì EIA/TIA-422. Chuẩn này tập trung vào việc truyền dữ liệu nối tiếp giữa một thiết bị chủ (DTE) và một thiết bị ngoại vi (DCE).

Ưu điểm-nhược điểm của RS422 bao gồm:

RS422, mặc dù tương tự như RS232 trong một số khía cạnh, nhưng có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong vấn đề kết nối với máy tính, thường cần một PC hỗ trợ cổng RS422 hoặc ít nhất là một bộ chuyển đổi từ RS422 sang RS232, vì các PC hiện đại thường không có cổng RS-422.

Tuy nhiên, RS422 có một số ưu điểm quan trọng:

• Chạy đường dài: RS422 có khả năng truyền dẫn trên khoảng cách lên đến 500 feet, và có thể thậm chí xa hơn nếu sử dụng bộ lặp (repeater). Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần truyền dẫn trên khoảng cách dài.
• Đa điểm kết nối: RS422 cho phép kết nối nhiều thiết bị trên cùng một đường truyền, thông thường lên đến 32 thiết bị trên mỗi cổng. Điều này được thực hiện bằng cách gán mỗi thiết bị một địa chỉ duy nhất.
• Chống ồn: Với cặp dây truyền và nhận FLOATING riêng biệt (bốn dây). RS422 cung cấp khả năng chống ồn tốt hơn so với RS-232. Điều này làm cho nó phù hợp với các môi trường nhiễu cao.

Mặc dù có những ưu điểm này, RS422 cũng có một số nhược điểm, bao gồm sự kén kẹp về sự phổ biến hơn so với RS232 và việc cần phải sử dụng bộ chuyển đổi để kết nối với các thiết bị không hỗ trợ RS422. Tuy nhiên, với khả năng truyền dẫn trên khoảng cách xa và khả năng đa điểm kết nối. RS422 vẫn là một lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

Tìm hiểu chuẩn giao tiếp truyền thông RS485

RS485 là một tiêu chuẩn truyền thông phát triển dựa trên nền tảng của RS422. Điểm đặc biệt của RS485 là khả năng kết nối đồng thời đến 32 cặp thiết bị truyền và nhận dữ liệu trên cùng một đường truyền. Điều này làm cho RS485 trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng mạng lưới có nhiều thiết bị cần truyền thông.

Một trong những yếu tố quan trọng của RS485 là việc sử dụng một trở kháng 120 Ohm ở cuối đường truyền. Trở kháng này giúp ngăn chặn tín hiệu phản xạ và giao thoa, đảm bảo hiệu suất truyền dẫn dữ liệu cao nhất.

RS485 được coi là một trong những chuẩn truyền thông hiệu quả nhất cho các ứng dụng đa điểm và phân tán. Với khả năng kết nối đồng thời nhiều thiết bị truyền và nhận dữ liệu. RS485 cho phép tạo ra các hệ thống mạng phân tán linh hoạt và mở rộng được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và dân dụng.

Các đặc điểm của RS485 bao gồm:

• Đặc tính điện của RS485: Mức logic “1” được biểu thị bằng hiệu điện thế giữa hai đường từ +2V đến +6V. Trong khi mức logic “0” được biểu thị bằng hiệu điện thế giữa hai đường từ -6V đến -2V. Điều này giúp giảm mức độ hỏng chip mạch giao diện và tăng tính tương thích với mức TTL. 
• Tốc độ truyền dữ liệu cao: RS485 có khả năng đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 10 Mbps, truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.
• Chống nhiễu mạnh mẽ: Giao diện RS485 sử dụng trình điều khiển cân bằng và bộ thu vi sai, tạo ra khả năng chống nhiễu mạnh mẽ. 
• Khoảng cách truyền tối đa: Giao diện RS485 có khả năng truyền dữ liệu trên khoảng cách lên đến 4000 feet (khoảng 3000 mét). Linh hoạt trong việc triển khai hệ thống mạng truyền thông trên các phạm vi rộng lớn.
• Khả năng đa trạm: RS485 cho phép kết nối đồng thời tối đa 128 bộ thu phát trên một bus. Tạo điều kiện cho việc thiết lập các mạng thiết bị phân tán một cách dễ dàng và linh hoạt.

Sự khác biệt của RS232, RS422 và RS485

Tham khảo: MQTT là gì? Tìm hiểu tổng quan về giao thức MQTT

Làm thế nào nhận biết nhanh các loại cáp RS232, RS422 và RS485?

Các loại cáp RS232, RS422 và RS485 thường có chân nối DB9 hình chữ D từ bên ngoài trông khá giống nhau. Tuy nhiên, mỗi loại cáp có các đặc điểm và ứng dụng riêng biệt như sau:

• RS232 thường được sử dụng để kết nối PC và một số thiết bị khác như Modem
• Còn cáp RS422 và RS485 khá giống nhau về khoảng cách truyền xa cũng như trong quá trình sử dụng. Tuy nhiên thì cáp RS485 sử dụng cho hệ thống có nhiều thiết bị điều khiển và thiết bị nhận tín hiệu điều khiển. Còn RS422 thì được dùng cho hệ thống 1 thiết bị truyền điều khiển và nhiều thiết bị nhận tín hiệu.

Để không phức tạp mỗi khi tìm kiếm dây cáp thông thường nhà sản xuất sẽ đánh mã hoặc cấp các thông tin kèm theo. Hy vọng qua bài viết này của ATSCADA.com, giúp bạn đọc phân biệt được chuẩn giao tiếp truyền thông RS232, RS422, RS485. Nếu như gặp khó khăn trong vấn đề lựa chọn cáp giao tiếp truyền thông vui lòng gọi cho ATSCADA Lab để được hỗ trợ nhanh chóng. 

ATSCADA - Providing ATSCADA software - The monitoring and data acquisition control system is the appropriate choice for integrated system projects, IoT, smart city projects, agriculture 4.0... Is trusted by many customers.