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RS232, RS422 e RS485: quais são as diferenças?

RS232, RS422 e RS485 são protocolos de comunicação serial de dados. Suas principais diferenças são o assunto do post.

Por quê estes padrões foram criados?

Foram criados para a transferência de dados entre os dispositivos de forma eficiente e estruturada. Graças à estas padronizações, é possível a comunicação digital entre dispositivos de diferentes fabricantes. Os protocolos de comunicação serial transmitem dados por um único meio, ao contrário da comunicação paralela, onde cada bit de dados requer um fio para a transmissão.

Alguns conceitos importantes

Tipos de transferência de dados

O tipo mais comum é o duplex completo (Full duplex), no qual os equipamentos podem transmitir e receber dados ao mesmo tempo.

tipos de transmissão de dados em RS232, RS422 e RS485
Além do full duplex, existem o simplex, onde a comunicação é apenas em um sentido e o half duplex, onde a transmissão de dados nos dois sentidos é possível, mas não em um mesmo intervalo de tempo. Fonte: educar321.

Topologia

tipos de topologia
Na topologia ponto a ponto (point-to-point), há apenas um canal entre dois dispositivos. Enquanto na multiponto (multipoint), mais de dois dispositivos podem transmitir e receber dados no mesmo canal. Fonte: Be engineer.

RS232

Introduzido na década de 1960 pela Associação de Indústrias Eletrônicas (EIA), é o mais antigo dos três protocolos. Foi usado por muito tempo na comunicação entre computadores e periféricos, como impressoras, modems e scanners. Embora o USB substituiu o RS232 em muitas aplicações, este protocolo ainda é usado em alguns sistemas de controle industrial, equipamentos médicos e computadores mais antigos, devido à simplicidade e ao baixo consumo de energia.

Características elétricas

níveis de tensão do RS232
No RS232, a tensão que corresponde ao nível lógico ‘0’ pode ser de 3V a 25V. Enquanto o nível de tensão correspondente ao nível lógico ‘1’, vai de -3V a -25V. Fonte: (Thakur e Conrad, 2006).

O alcance máximo é de 15 metros e a velocidade de transferência de dados tipicamente é 19,2 kbps (kilobits por segundo), mas pode chegar a até 115,2 kbps. O tipo de transferência de dados é o duplex completo e a topologia é de ponto-a-ponto. Porém, só é possível conectar um único transmissor e um único receptor, além do RS232 estar sujeito à interferências.

Terminais do RS232 e as suas funções

pinagem do RS232
Fonte: IPC2U.
  • SG: terminal GND.
  • DTR: indica que a comunicação entre os equipamentos pode começar.
  • TD: transmissão de dados.
  • RD: recepção de dados.
  • DCD: detector de portadora, um sinal de alta frequência que transporta a informação através da modulação.
  • RI: sinaliza uma chamada recebida.
  • CTS: um dispositivo envia o sinal por este terminal, para indicar que está pronto para receber dados.
  • RTS: linha para iniciar a transferência de dados.
  • DSR: sinaliza que pode estabelecer uma conexão.
pinagem do RS232 com 25 pinos
Portas com 25 pinos possuem pinos secundários (secondary) para as mesmas funções, além de pinos de teste e sinais de clock separados para o transmissor e o receptor. Fonte: Codrey.

RS422

Desenvolvido em 1975, para aumentar a taxa de transmissão e o alcance, o RS422 pode ir a até 1200 metros, enquanto a velocidade depende da distância, pode variar entre 100 kbps e 10 Mbps (megabits por segundo), esta é obtida a curtas distâncias. Em contraste com o RS232, pode-se ligar 1 dispositivo transmissor para até 10 dispositivos receptores.

Em um par trançado de fios elétricos, os campos magnéticos gerados pelas correntes elétricas nos fios se cancelam, reduzindo consideravelmente o ruído causado por correntes induzidas. Fonte: citisystems.
Outro método de reduzir a interferência, adotado pelo RS422, é a sinalização diferencial, consiste em medir a tensão entre os terminais de transferência de dados (A e B na figura), em vez de medir a tensão em relação ao terra, como no RS232. Os resistores de 120Ω servem para fazer o casamento de impedância, evitando a reflexão do sinal. Fonte: StackExchange.
Com a sinalização diferencial, o sinal digital “1” é representado pela tensão positiva entre os terminais, enquanto o sinal digital “0” é representado pela diferença de potencial negativa. 5V é a tensão nominal, enquanto 1,5V e 200mV são as tensões mínimas na saída do transmissor e na entrada do receptor, respectivamente. Fonte: Delock.

O RS422 também adota topologia ponto-a-ponto e modo de transferência duplex completo.

RS485

No RS422, os dispositivos receptores não podem transmitir dados em um canal compartilhado, para resolver este problema, criou-se o protocolo RS485, em 1983. Além de ter a topologia multiponto, ou seja, vários transmissores e receptores podem ser ligados a um mesmo canal. Também usa a sinalização diferencial e tem o mesmo alcance do RS422.

Em contraste com os outros 2 protocolos, o RS485 pode operar tanto no modo duplex completo, com 4 fios, quanto no meio duplex, com 2 fios. Fonte: Virtual Serial Port.
Os terminais do RS422 e do RS485 são idênticos. Fonte: Icode9.

Com o RS485, pode-se conectar até 32 dispositivos, se empregar repetidores e amplificadores de sinal, o número máximo de dispositivos pode chegar a 256. A velocidade é a mesma do RS422.

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