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RS485、RS422接口设计指南
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摘要: RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个 ...
RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。RS422，在RS232后推出，使用TTL差动电平表示逻辑，就是两根的电压差表示逻辑，RS422定义为全双工的，所以最少要4根通信线（一般额外地多一根地线），一个驱动器可以驱动最多10个接收器（即接收器为1/10单位负载），通讯距离与通讯速率有关系，一般距离短时可以使用高速率进行通信，速率低时可以进行较远距离通信，一般可达数百上千米。
&&& 针对RS-232C的不足，EIA于1977年推出了串行通信标准RS-499，对RS-232C的特性做了改进，RS-422是RS-499的子集。
&&& RS-422标准是一种以平衡方式传输的标准，即双端发送和双端接收，根据两条传输线之间的电位差值来决定逻辑状态。RS-422采用平衡驱动、差分接收电路，如图1所示，从根本上取消了信号地线，大大减少了信号地线所带来的共模干扰。
&&& 图1& 平衡驱动差分接收电路
&&& 平衡驱动器相当于两个单端驱动器，其输入信号相同，两个输出信号互为反相信号，图中的小圆圈表示反相。外部输入的干扰信号是以共模方式出现的，两极传输线上的共模干扰信号相同，因接收器是差分输入，共模信号可以互相抵消。只要接收器有足够的抗共模干扰能力，就能从干扰信号中识别出驱动器输出的有用信号，从而克服外部干扰的影响。
&&& RS-422的最大传输距离为1200m，最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高传输速率。一般100m长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
&&& FX2系列的编程接口采用RS-422标准，而计算机的串行口采用RS-232标准。因此，作为实现PLC计算机通信的接口电路，必须将RS-422标准转换成RS-232标准。
&&& 在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的。在RS-422标准的基础上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。
&&& RS-485与RS-422的区别在于RS-485为半双工通信方式，RS-422为全双工方式。RS-422用两对平衡差分信号线分别用于发送和接收，所以采用RS-422接口通信时最少需要4根线。RS-485只用一对平衡差分信号线，不能同时发送和接收，最少只需两根连线。使用RS-485通信接口和双绞线（总线）可组成串行通信网络，构成分布式系统，系统允许最多并联32个站，新的接口器件可允许连接128个站。RS-485总线网络，如图2所示。
&&& 图2&&& RS-485总线网络
&&& 由于RS-485接口具有较高的传输速率（10Mb/s以上）、较好的抗干扰能力、较长的传输距离(1200m)和多站能力（最多128站），同时硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点，所以在工厂自动化、工业控制等领域广泛应用。
&&& RS-422/RS-485接口一般采用使用9针的D型(DB9)连接器。普通个人计算机一般不配备RS-422和RS-485接口，但工业控制计算机基本上都有配置，也可以使用RS-232转RS-422/RS-485的转换适配器来连接。
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栏目导航：有关RS485通信问题，究竟用几根线？
mark。。。。
高手过招,这样才是真正的技术讨论帖子!这里讨论氛围很好
正在做485通信，学习了。
mark--------
这个一定要mark下
不错不错，mark一下，学习
正在用CAN，很认同需要接GND但GND作为隔离后的共GND的说法，在远距离的传输会因为强干扰而产生极大的影响，这个GND还真不好处理。
学习了,485通讯
回复【楼主位】jbb0523 彬彬有礼
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用三根可靠性好些！
先MARK在等下仔细来看
是否共地,以现场测试结果为准不就行了?
正在做RS485实验，接口芯片是MAX485，发现短距离时不共地乱码一大堆，共地后就没有乱码，负载电阻和钳位电阻装不装都一样。我就不明白了，不共地也能用吗？！
回复【楼主位】jbb0523 彬彬有礼
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说白了就是串行通信 2根线 一根输入 一根输出
只不过还用到一根控制max485是输入还是输出的
回复【3楼】z_zt&&米老鼠
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地电位不相等就要靠隔离来解决了！
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可靠性的应用一般都作双向隔离。特别是系统里有开关电源的。有X电容的作用经常使232芯死锁。
mark！最后也没有看明白
两根线就好了&&很稳定啊
回复【楼主位】jbb0523 彬彬有礼
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485是用两根线的差分做为传输信号，2根线就可以。
具体的没有试过，三根线和两根线的区别，但是在实际使用时我们一般都是采用三线制，按说两线也应该是没有任何问题。毕竟485走的是查分信号，0.2V的压差就可以
mark485地线
回复【9楼】holycat 仙猫
　似乎仍有筒子不相信rs485第3根线的作用，在强干扰环境下两个节点间可能瞬时有几百甚至几千伏的电位差，不但会造成通信错误，甚至可能打坏接口器件。解决这个问题的两个基本手法是：①.光电绝缘；②.接通两者的地线。
　加屏蔽不是不对，但只能对付弱干扰，效果远不如加连接地线可靠。可以负责地告诉大家，这是俺亲历的一个实际事例，但当时电缆已经做好无法加入第3根线，仅在实验中证实了这一问题，最后是各节点分别加上强力的上下拉解决的。
　这里有详细解说的原文：
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这个地不是大地吧？
隔离的用两根三根无所谓，不隔离的最好用三根，或者设备两端都良好的接大地，这样可以消除共模电压，比较安全。
这个坚决MARK下
最近在研究485通讯这部分的硬件电路。
抄了一下西门子6SE70变频器的DP卡的这部分电路，它的方法是控制板芯片的GND都接控制器金属外壳（也就是柜体，严格按照施工要求做了以后，就通过槽钢+接地排和整个厂房的钢筋框架焊在一起了）
DP卡的485芯片是单独通过一个“5V——5V”隔离电源供电的，通过3个光耦与英飞凌的内置DP协议的51单片机联系。DP卡对外接口，是9针串口一样的DB9接口，其中有两根线分别接到485芯片的A和B上，DB9的外圈金属壳直接和控制板的GND接到了一起（也就是接了大地）。
需要说明的是，隔离电源供电的5V电源的“隔离5V的5V_GND”是通过5个串联在一起的200k欧的0805电容接到控制板的GND（大地）上的，这五个电阻还并联有一个磁片电容，估计是高压磁片，个头不小。
上拉下拉及终端电阻的配置如同上面那位仁兄说的一样，上下拉是390欧的电阻，终端电阻220欧。
至于不同设备的DB9的外圈金属壳如何连接，是单端接地还是多端接地不太清楚，我得请教一下我们公司工程部调试传动系统的工程师。
严重学习中，感觉根据各自具体情况取舍
回复【2楼】holycat 仙猫
原理上485只需要2根线，但3根线更安全可靠，尤其是在在强干扰的环境下。
地线主要是防止共模干扰，如果只用2根线，终端处理一定不能马虎。
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可以隔离啊，其实2根就够了
这个太经典了，记录下来，重要！
回复【28楼】zhiwei&&
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未必吧，光耦隔离，电源隔离 100V的对大地共模根本不会怎么样。隔离的概念不是屁话，居然能把共模信号加上AB上，那肯定有信号的回路。分布电容是关键
两根，三根线 比较常见的啊
好贴。最近正好用到485，学习下。
这个要好好学习。
短距离不用屏蔽，2线；长距离最好屏蔽，3线。
继续学习。。最近又碰到这个问题了。
这个最主要还是看距离和应用场合吧 不过一般来说两线够用了
回复【30楼】Spunky
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最近也碰到485通讯的问题，所以才查到这个帖子，Spunky关于485接收器属于差分放大器，差分放大器2个输入需要外部提供偏置电流吧，那么这个偏置电流肯定是由远端的485发送器提供的，那请问这个偏置电流的回路是怎么样的，如果485总线只是2个节点通讯，那么如果不把2个节点的地线连接起来，这个偏置电流的回路是从节点1的A线-&节点2的A输入端，然后回到节点2的地？
回复【24楼】Spunky
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最好还是加上的信号地，提给485供电的负极，跟大地没有关系的。不加，节点多了，问题就出来了，一对一通信，倒是没有太多问题。当一个总线上，超过32，甚至总线上200个节点，差分的波形异成！
学习了 顺便问下 485通讯一定要做成双绞线吗？ 我做的短距离通讯不用双绞线也可以正常通讯 是不是短距离对双绞线没有严格的要求？
【154楼】yuyan 雨？烟？：“顺便问下 485通讯一定要做成双绞线吗？”
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在通信条件好的情况下可不必拘泥于双绞线，用双绞线的目的在于尽量让干扰以共模噪声的方式形成.而422/485因是差动输入，对共模噪声的抑制能力高，最差模噪声则毫无办法。
mark,学习了
很好的讨论，很有参考价值
没有看明白，到底用几根线。
哈哈，有用，MK
这个帖子分析的比较深入,学习
MARK下，最近才要做这个485通信，这个不错。
谢谢，应该还是加上地线。
刚好看到一个设计，就是485的上下拉电阻和匹配电阻的问题，不明白。过来学习一下，竟然有这么多不知道的，收获颇丰。谢谢各位啦。
讨论很激烈啊，我也在做这个
感觉自己好菜鸟啊
Spunky 发表于
首先几个概念需要明确，差分放大器是放大的差压，将共模电压抵消，这个大家都应该清楚。
但是共模电压的抑 ...
1200米，带48个终端模块，且无中继器，通讯线用的超五类屏蔽网线
超五类屏蔽网线，价格大约每米多少钱？
另外，工作环境是在露天吗？
2根就可以，485线AB间得接终端匹配电阻
这是一份RS485产品的接线图, 周立功旗下的广州致远的产品; 三线RS485通讯
本帖子中包含更多资源
才可以下载或查看，没有帐号？
mark& & ta
不错不错&&我之前用485共地了&&感觉效果还可以&&
MARK!MARK!MARK!
学习了，正在做485的东西
485通讯看来不是那么简单啊
mark good mark
详细的学习。。
& && && && && && &
只需要A，B两根线即可。
两根线就可以了
好文，留名& && && && && &
原来不知差分概念的人不止我一个啊，自己Google去吧。如果干扰强，不仅需要公地，而且485电路要隔离（隔离电源和光耦）
【21楼】 taiwentaotwt
你说的这个方案经过实际的检验吗？？感觉会误人子弟的哟，呵呵。开玩笑，不要生气。 ...
Spunky，请问我们现在有两个电路板A,B，A,B是由一总电源27V经过DC-DC变换供电的（两个电路板的地被DC-DC隔开了），现在两电路板之间通过422通讯，现在用的是两根线，在实验室没有问题，但是一到飞机做实验信号就时有时无，请问应该怎么处理，你们说了一大堆，也没听懂？最好有图，谢谢了
mark&&485的第3根线
Spunky，请问我们现在有两个电路板A,B，A,B是由一总电源27V经过DC-DC变换供电的（两个电路板的地被DC-DC ...
没有看懂你的意思，你最好画一张系统图出来看看
mark一下!!!
mark&&怪不得1553B，429都没有地线
这个要MARK一下，目前做的485负载数不够多，多了会出现乱码。
mark，学习了RS485
mark下，487芯片老是坏，来学习一下
RS485是查分输入，不需要共地，通信总共需要3根线，接收RO，发送DI，以及方向控制（/RE、DE）可以并成1根线，高电平发送，低电平接收
顶172楼，ZLG的方案可以借鉴，DCDC电源前后级隔离后，通信芯片间要有一个参考基准，这个基准就是它们之间的“地”。
好贴，学习了
还是不要把信号地接在一起！
最近刚刚做了单片机和PC通过RS485传输，用了两根线加四星电子的FS485E模块，目前工作还算稳定，就是这个模 ...
需要无源的RS232转485可以找我哈，便宜而且耐用，自己工厂用，用的都是原厂芯片！
阿莫电子论坛, 原"中国电子开发网"RS232，RS485和RS422知识整理
RS232，RS485和RS422知识整理
zeye工作室
四、RS232RS-232-C是个人计算机上常用的通讯接口之一，由EIA所制定的异步传输标准接口。常见的RS-232接口通常以9针脚（DB9）或25针脚（DB25）的形态出现，而工业控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。采用差分信号负逻辑，逻辑“1”以两线间的电压差为-(2~6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为+(2~6)V表示。RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，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。具体通讯距离还与通信速率有关，例如，在9600pbs时，普通双绞屏蔽线时，距离可达30-35米。接口使用信号线和GND与其他设备形成共地模式的通信，这种共地模式传输容易产生干扰，并且抗干扰性能也比较弱。EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平也都作了规定。举例说明RS-232 9针脚接口定义：五、RS422输出RS-422由RS-232发展而来，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。RS-422有4根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422的收与发是分开的所以可以同时收和发，所以RS-422定义为全双工的，一般额外地多一根地线。由于接收器采用高输入阻抗且发送驱动器比RS-232具有更强的驱动能力，所以允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点，即一个主设备（Master），其余为从设备（Slave），而从设备之间不能通信，故RS-422支持点对多的双向通信。如接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb/s。六、RS485在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。RS-485有2根信号线：发送和接收都是A和B，收发共用两根线，所以不能够同时收和发被定义为半双工的。由于RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路须由使能信号加以控制。发送端：逻辑&1&以两线间的电压差为+（2 至6） V 表示；逻辑&0&以两线间的电压差为-（2 至6）V 表示。接收端：A比B高200mV以上即认为是逻辑&1&,A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑&0&。一个RS-485驱动器的驱动能力一般可以驱动32个接收器（即接收器为1/32单位负载）。如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。既然继承了RS-422，所以RS-485可以为全双工的，现在大多数全双工RS-485驱动/接收器对都是标：RS-422/RS-485的，因为全双工RS-485的驱动/接收器可以用在RS422网络。RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485采用平衡发送驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中 共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。 由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。七、三者之间的关系
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简介: 喜好科技数码产品，喜欢探索新奇！
作者最新文章内置RS－485/RS－422接口的UART-接口电路图-电子产品世界
-&-&-&内置RS－485/RS－422接口的UART
内置RS－485/RS－422接口的UART
　　1. 概述
　　MAX3140内部集成了一个通用的UART和失效安全模式的RS-485/RS-422收发器。其UART部分的编程采用SPITM/QSPITM/MICROWIRETM兼容的串行接口，大大简化了MAX3140与&P的连接;而RS-485/RS-422接口部分支持外部引脚编程，可以将接口设置为半双工/全双工、限斜率输出(降低EMI)等工作方式。除了共用电源外，两部分电路完全独立，使用起来可分可合，结构和功能更加灵活。其主要性能指标如下：
　　●采用28脚SSOP封装，内置UART和RS-485/RS-422接口电路。
　　●兼容于SPITM/QSPITM/MICROWIRETM串行接口。
　　●真正的失效安全模式，降低了对网络终端匹配的要求。
　　●可用引脚设置的RS-485/RS-422特性包括：设置半双工/全双工工作方式;设置限斜率输出方式，降低EMI干扰;设置数据传输数率：115kbps/500kbps/10M设置接收器/发送器的输入/输出相位，以允许软件纠正双绞线极性接反。
　　●内置功能强大的UART，包括可编程波特率，外接3.6864MHz晶振时，最高可达230支持IrDA格式;关断时允许接收器有效中断;8级接收FIFO，避免&P丢失有效数据;第9位地址认可中断。
　　●总线上允许挂接多达256个网络节点。
　　●单5V工作电源，典型工作电流645&A。
　　●20&A的硬件关断电流。
　　●硬件/软件分别兼容于MAX3100和MAX3089。
　　MAX3140灵活的结构和优异的接口性能尤其适合于工业控制、局域网、HVAC和楼宇控制、嵌入式系统、智能仪器仪表及其一些要求降低EMI干扰的应用。
　　2. 引脚排列及其内部结构
　　MAX3140引脚排列如图1所示。图2为MAX3140的内部结构图，它包括两个独立的部分：UART和RS-485/RS-422接口。UART部分包括兼容于SPI的串行接口、中断逻辑(四种可屏蔽中断源)、波特率发生器、发送缓冲器、发送移位寄存器、8级接收FIFO、接收缓冲器和接收移位寄存器;RS-485/RS-422接口包括半双工/全双工接口选择、限斜率输出控制、差分输入和差分输出极性控制和失效安全防护模式的终端配置。
　　3. 软件编程及接口配置
　　.1 软件编程
　　MAX3140采用兼容于SPITM/QSPITM/MICROWIRETM的串行接口，也支持&P的I/O线访问(如51系列单片机的P1口模拟SPI串行接口)。读/写时序在同一个16位时钟下完成，其操作时序如图3所示。
　　通过串行接口可读/写MAX3140的内部寄存器，完成UART内部参数的设置、收/发数据的读/写等，具体包括以下四种操作命令：
　　a. 写配置寄存器(D15，D14=1，1)
　　写配置寄存器的操作命令如表1所列。其中，FEN为是否启用FIFO;SHDNi为是否进入软件关断模式;TM为是否允许发送缓冲器空时产生中断;RM为是否允许接收缓冲器或FIFO数据有效时产生中断;RAM为是否允许接收器有效(关断模式时)或帧错误(正常模式时)中断;IR为是否启用IrDA方式;ST为选择1位或2位停止位;PE为是否启用奇偶校验位;L为选择7位或8位数据格式;B3，B2，B1，B0为波特率选择位(300～230kbps);R为接收器或FIFO是否为空;T为发送缓冲器是否为空。
　　b.读配置寄存器(D15，D14=0，1)
　　该配置寄存器的操作命令如表2所列。其中，TEST为是否启用测试模式，其它位的定义与写配置寄存器相同。
　　c.写数据寄存器(D15，D14=1，0)
　　写数据寄存器的操作命令如表3所列。其中，TE为是否允许发送，RTS为对应引脚上的RTS输出，Pt为发送的奇偶校验位，D7t～D0t为发送数据;RA/FE为接收有效(UART关断时)或帧(正常工作模式时)状态位，CTS为CTS引脚上的状态位，Pr为接收的奇偶校验位，D7r～D0r为接收数据，R、T定义与配置寄存器相同。
　　d.读数据寄存器(D15，D14=0，0)
　　读数据寄存器的操作命令如表4所列。
　　3.2 接口配置
　　MAX3140的接口电路同MAX3089的硬件特性完全等同，它可以通过外部引脚连线或&P的I/O口灵活地设置接口的特性，包括：
　　a.半双工/全双工选择
　　将H/ F连接至VCC时选择半双工工作方式;将H/ F连接至GND或浮空时选择全双工工作方式。
　　b.限斜率输出方式选择
　　由于限斜率输出方式有利于降低EMI干扰，提高通讯的可靠性，所以有必要为不同的通讯速率选择一个合适的斜率。当SRL引脚接GND时，适合于10Mbps速率;SRL引脚接VCC时，适合于500kbps速率;SRL引脚浮空，适合于115kbps速率。
　　c. 差分输入和差分输出相位选择
　　RXP引脚和TXP引脚分别对应于差分输入和差分输出相位选择，从而可通过软件方式纠正双绞线极性反接的错误。
　　4. 典型应用
　　图4和图5分别是MAX3140用于半双工和全双工工作方式的应用电路。在实际应用中，可以灵活地根据设计要求，通过H/ F引脚跳线或者由&P的I/O口线来选择半/全双工工作方式。当然，SRL、RXP和TXP引脚也可以连接至&P的I/O口线，由软件编程控制。
　　5. 应用实例
　　图6所示的通讯适配器，可应用于诸多领域。
　　(1)RS-485/RS-422到IrDA
　　在应用于多媒体教室时，该适配器可将红外键盘数据通过RS-485/RS-422传至主机房，以完成主机和键盘之间的数据交换;
　　客房或包间的客人可以通过红外遥控器交互选择服务项目，通讯适配器可将具体的信息远传至服务台，实现客人和服务台的信息交流。
　　(2)RS-485/RS-422到RS-232
　　应用于通讯主机，以管理基于RS-485/RS-422通讯网络系统，并通过RS-232接口完成管理主机(如PC机)和从机之间的数据传递。
　　应用于通讯转换器时，如果现有的带RS-232接口的设备需要连成一个网络，则本通讯适配器刚好能够完成此项功能，即可将基于RS-232接口的设备连接成为一个基于RS-485/RS-422接口的通讯网络。
　　(3)RS-485/RS-422到RS-485/RS-422
　　在应用于RS485/RS-422网桥时，它能够将两个或两个以上的基于RS-485/RS-422接口的通讯网络联成一体，实现更大规模的系统管理和监控;
　　当应用于RS485/RS-422中继器时，能够延长RS-485/RS-422的通讯距离，实现更远距离的通讯。
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