通訊介面(Interface)和通訊協定(Protocol) - Part One

今天我們來談談所謂的介面(Interface)和協定(Protocol)，主要是介紹在常見的串列埠通訊中的幾種溝通方式，簡單的看看每個的優缺點和不同的應用場合。提供大家將來系統中使用的參考。而要先瞭解的是介面和協定有什麼不一樣？介面(Interface)是指所定義好的電纜接線 、電器特性、信號交握和傳送流程等，藉由相同的定義讓兩者以上的裝置或設備可以相互連結。而協定(Protocol)是基於前述的介面上所共通的資料格式。舉例來說：人類負責說話的嘴巴是一種介面，而中文、英文等則是溝通的協定。當我們使用相同的介面和協定時，才能讓對方瞭解我們想傳達的意思。

第一個要看的是在儀器模組中最常用的RS-232。我想幾乎大家都有聽過這個名稱，當中的RS是表示美國電子工業聯盟推薦標準(Recommended standard)，在版本上目前都是以RS-232C為主流。在PC後頭標示COM1的DB9接頭，就是使用這個介面。在前面的文章我們也有介紹到，這邊就不多著墨。這邊要介紹的是它的表兄弟 RS-485 和 RS-422。

RS-485可以算是 RS-232的進階版，原因在於232的電器特性容易受到雜訊的影響資料的錯亂。而485則是利用的兩條傳輸線(通常表示為DATA+和DATA-)的電位差來表示資料訊號。

這樣的特性讓RS-485比起RS-232來說，接線上簡單了許多(485基本只需兩條線)，也讓傳輸的距離和速度大幅提升，最遠可達1200公尺，而最快傳輸速率可以接近20Mbps以上，不過速度會因距離拉長而降低。也因為RS-485的介面特性，在同一條傳輸線上可以同時接上數個設備(約32組)，而且485整條通訊連結並不會因為一個設備的故障而使整條失效，類似並聯的效果。在485上最好加上所謂終端電阻(Terminal Resistor, TR)，阻值約120 Ohm，可以避免訊號reflection。不過485的缺點是同一條線上同時只能有一組設備進行發送和接收(半雙工)，否則會造成資料錯亂的問題，這邊設備都會有所謂的ID號碼，我們之後在協定的部分會談到。因此在一條485的通訊鏈上幾乎都只有一組主控端(MASTER)。