RS232、RS485和CAN究竟能传输多远距离？

RS-232/422/485和CAN总线是物联网应用中比较常见的通讯方式，可用于不同设备间进行数据传输和通信。不同的通讯线具有不同的传输速率和传输距离，如何能让其实现更远距离的传输呢？

先简单介绍下什么是RS-232、RS-422、RS-485和CAN总线。

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RS-232

RS-232（又称EIA RS-232）是常用的串行通信接口标准之一，是一种比较老的标准。全双工通信，需要地线、发送线和接收线三条线。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信，抗干扰能力较差。

RS-232通常使用DB9或DB25的连接器，并需要进行奇偶校验。RS-232的标准发送电平为-12V~12V，但实际上很少达到这个范围。

工业控制上RS-232一般只用RXD、TXD、GND三条线。
 

RS-232适合本地设备之间的通信，如连接鼠标、打印机、工业仪器仪表，也用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。

 

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RS-485

RS-485也是一种常见的串行通信接口。支持多点和远距离传输，采用半双工通讯方式。它增加了设备的个数，同时定义了在最大设备个数情况下的电气特性，以保证足够的信号电压。RS-485采用平衡发送和差分接收，数据传输速率高，具有良好的抗干扰能力、出色抗噪性和多设备能力，信号能传输上千米，弥补了RS-232通讯距离短的问题。

 

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RS-422

RS-422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh计算机的串口连接标准。采用全双工通讯方式，有4根信号线（相当于把232的RX、TX分别分成两根线），收与发是分开的，可以同时进行收和发。RS-422使用差分信号以及非平衡参考地的信号。差分传输使用两根线发送和接收信号，对比RS-232，它能更好地抗噪声和有更远的传输距离，在工业环境中尤为适用。

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电平标准

根据通讯使用的电平标准不同，串口通讯可分为TTL标准及RS-232标准，见下表。

常见的电子电路中一般使用TTL的电平标准，理想状态下，使用5V表示二进制逻辑1，使用0V表示逻辑0；而RS-232为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力，它使用-15V表示逻辑1，+15V表示逻辑0。
 

因为控制器一般使用TTL电平标准，所以常常会使用MA3232芯片对TTL及RS-232电平的信号进行互相转换。

 

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CAN总线

CAN总线（Controller Area Network）是德国BOSCH从80年代初为了解决现代汽车中众多控制、测试系统之间的数据交换，从而开发出来的一种串行数据通信协议，它是可以用双绞线、同轴电缆或光导纤维来作为通信介质的一种多主总线，通信速率最高可达1Mbps。相较于许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统，基于CAN总线的分布式控制系统网络间各节点的数据通信实时性较强。

 

 

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传输距离

RS-232数据传输速率较低，标准传输速率范围是110bps~115200bps，RS-232适用于短距离传输，距离多在15m范围内。

RS-485使用差分信号传输，数据传输速率高，可达10Mbps，可扩展至1200米以上的距离。

RS-422接口的最大传输速率为10Mbps，最大传输距离约1200米。

高速CAN通信标准：通信速率为125Kbps~1Mbps，总线长度≤40米；低速CAN通信标准：通信速率为10～125Kbps，传输速率为40kbps时，总线长度可达1000米。

针对上述的通讯方式，正常情况下，通讯距离：RS-232 ＜ CAN ＜ RS-422 ＜ RS-485

但通信距离受通讯速率、连接线、外部干扰等多种因素影响，实际传输距离与理论上会存在一定差异。
 

①波特率

于串口通信而言，通常波特率越大，传输速率越快，传输距离就越短，抗干扰能力越差。一般通信两端设备都要设成相同的波特率，但有些设备也可以自适应波特率。串口常用的波特率是9600bps，在9600波特率下，RS-232建议通讯距离在13米以内。

 

②连接线

长距离信号传输时，采用双绞线进行数据传输，可以从物理上减弱噪声对信号传输过程中的耦合。带屏蔽层的双绞线，还可以避免外界强电磁环境干扰。接线一定要严格，需要接地的最好接地，有些485通信还需要考虑接上终端电阻来匹配；如果是RS-232通信，尽量不要让线太长。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，如RS-485在100Kbps速率以下才可能达到规定最远的传输距离；只有在很短的距离下才能获得最高传输速率。一般100米的双绞线最大传输速率仅为1Mbps。

③外部干扰
 

远离干扰源是现场最常用的手段之一，在实际布线中，需要尽量保证将强电和弱电分开，尽可能相互远离；若实在无法避开，最好是交叉垂直布线。如RS-232传输距离短的其中一个原因就是232属于单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。