**1 **Przegląd RS-485
Podobnie jak RS-232, RS-485 jest standardem komunikacji szeregowej. Jego obecne oficjalne oznaczenie to TIA-485/EIA-485-A, ale powszechnie określa się go jako standard RS-485. RS-485 jest szeroko stosowany w branżach takich jak automatyka przemysłowa, motoryzacja i zarządzanie budynkami. W ramach serii standardów EIA protokół RS-485 jest uważany za najbardziej wszechstronny i charakteryzuje się doskonałą wydajnością we wszystkich czterech standardach komunikacji szeregowej.
Magistrala RS-485 przezwycięża wady RS-232, a mianowicie krótki zasięg komunikacji i niską szybkość transmisji danych. RS-485 obsługuje szybkość transmisji danych do 10 Mbit/s i zapewnia teoretyczną odległość komunikacyjną do 1200 metrów. W odróżnieniu od transmisji single-ended w standardzie RS-232, RS-485 wykorzystuje transmisję różnicową za pośrednictwem pary skrętek, przy czym jeden przewód jest oznaczony jako A, a drugi jako B.
**2 **Warstwa fizyczna RS-485
Warstwa fizyczna RS-485 odpowiedzialna jest za przesyłanie surowych danych pomiędzy urządzeniami a fizycznym medium transmisyjnym. Obsługuje konwersję sygnałów elektrycznych na dane cyfrowe, definiując jednocześnie poziomy napięcia, taktowanie, szybkości transmisji danych i inne parametry.
① Sygnały różnicowe
Okablowanie-na duże odległości powoduje tłumienie sygnału i zwiększa prawdopodobieństwo występowania szumów i zakłóceń. Objawia się to zmianami amplitudy napięcia na kablach A i B. Jednakże zaletą stosowania linii różnicowych jest to, że odejmowanie różnicy między dwoma sygnałami eliminuje zakłócenia, umożliwiając wyprowadzenie normalnego sygnału. Zdolność odbiornika różnicowego do ignorowania identycznych napięć na obu liniach sygnałowych nazywana jest odrzucaniem trybu wspólnego.
Norma określa, że logika 1 to +2V do +6V, a logika 0 to -6V do -2V.
RS-485 nie wymaga określonego napięcia magistrali; uwzględnia tylko minimalne napięcie różnicowe. Przy dłuższych kablach napięcie odbierane przez odbiornik może spaść do +/- 200 mV, co jest w dalszym ciągu całkowicie akceptowalne dla RS-485 – to jedna z zalet RS-485.
Wiele transceiverów spełnia lub nawet przewyższa normę TIA/EIA-485A; w zastosowaniach praktycznych jednak pierwszeństwo mają określone parametry urządzenia. Na przykład minimalny próg wejścia ujemnego dla określonego transceivera wynosi -200 mV.
② Definicje sygnałów
Definicje linii sygnałowej RS-485
Schemat ideowy złączy męskich i żeńskich DB9
| DB9 | Wskaźnik pierścieniowy | Nazwa pinu |
|
1 |
płyta CD | Wykrywanie przewoźnika |
| 2 | RXD | Odbierz dane |
| 3 | TXD | Przesyłaj dane |
| 4 | DTR | Terminal danych gotowy |
| 5 | GND | Uziemienie systemu |
| 6 | DSR | Dane gotowe |
| 7 | RTS | Żądanie przesłania |
| 8 | CTS | Wyczyść, aby przesłać |
| 9 | RI | Wskaźnik pierścieniowy |
Przypisanie pinów DB9
Carrier Detect (CD) Ten sygnał kontrolny jest używany, gdy modem powiadamia komputer o wykryciu sygnału nośnej, którego komputer może użyć do transmisji danych.
Odbiór danych (RXD) Ta linia służy do transmisji danych pomiędzy dwoma źródłami. Przykładem są dane odbierane z modemu i przesyłane do komputera.
Transmisja danych (TXD) Jest to linia, która faktycznie przenosi przesyłane dane.
Gotowość terminala danych (DTR) Ten sygnał wskazuje, że komputer jest gotowy do transmisji danych.
Uziemienie systemu (GND) Odnosi się do fizycznego połączenia z ziemią, używanego jako linia bazowa do pomiaru napięcia w obwodzie lub jako wspólna ścieżka dla prądu powrotnego.
Schemat pinów dla 25-pinowych złączy RS-485 półdupleksowych i pełnodupleksowych
W porównaniu z sygnałem DTR, sygnał gotowości zestawu danych (DSR) powiadamia komputer lub terminal, że modem działa i może odbierać dane.
W przypadku tego sygnału wymagane jest napięcie dodatnie, aby włączyć sygnał gotowości do wysłania (RTS). Oznacza to, że możliwa jest-bezzakłóceniowa transmisja pomiędzy zbiorem danych a terminalem danych.
Po nawiązaniu połączenia między terminalem danych a modemem wysyłany jest sygnał Clear to Send (CTS), aby potwierdzić, że terminal danych potwierdził możliwość rozpoczęcia komunikacji.
Wskaźnik dzwonka (RI) służy do ostrzegania modemu obsługującego zbiór danych o wykryciu sygnału o niskiej-częstotliwości. Sygnał ten jedynie ostrzega terminal danych i nie wpływa na transmisję danych pomiędzy urządzeniami.
Przypisania pinów łączą się ze złączami DB9 i DB25 odpowiednio za pomocą 2 i 4 styków.
Linie TxD+ i TxD- złącza DB25 przesyłają dane, natomiast linie RxD+ i RxD- przesyłają odebrane dane. Ponieważ są to sygnały różnicowe, mogą być przesyłane na większe odległości.
Interfejs RS-485 przewyższa protokół RS-232 pod względem odległości transmisji i szybkości transmisji danych. Obsługuje szybkość transmisji danych 30–35 Mb/s na odległość do 10 metrów. Szybkość transmisji danych 100 Kb/s można osiągnąć na dystansie do 1200 metrów. RS-485 jest używany głównie w konfiguracjach wielopunktowych, które wykorzystują zrównoważony interfejs różnicowy.
Jak pokazano na schemacie kabla RS-485, interfejs ten obsługuje wszystkie sygnały w konfiguracji różnicowej.
● Sygnały CTS+ i CTS-, a także sygnały RTS+ i RTS- są używane jako sygnały sterujące uzgadnianiem.
● Do transmisji danych używane są TxD+ i TxD-.
● RxD+ i RxD- to linie używane do odbierania danych.
Konfiguracja wielopunktowa umożliwia podłączenie do 32 urządzeń do jednego głównego urządzenia sterującego. Jednym z takich przykładów jest VSAT NMS (system zarządzania siecią). W tej implementacji oprogramowanie działające na komputerze PC może monitorować i sterować różnymi podsystemami. Należą do nich MUX, modem, konwertery RF góra/dół i inne komponenty sieciowe. Aby tego typu implementacja działała prawidłowo, wymagane jest prawidłowo okablowane złącza RS-485 zarówno na komputerze PC, na którym działa aplikacja NMS, jak i na wszystkich podłączonych podsystemach.
Opis interfejsu RS485
Interfejs RS485 (EIA485) okazał się niezwykle wytrzymały i dzięki swojej topologii wielo-punktowej stał się najpopularniejszym protokołem komunikacyjnym w sektorze przemysłowym. Protokół RS422 jest podobny do RS485 pod tym względem, że oba wykorzystują sygnały różnicowe do transmisji danych.
Istnieją dwa typy RS-485:
● Pół-dupleksowy RS-485 ma 2 styki.
● Pełny-dupleks RS-485 ma 4 styki.
Jeśli chcesz jednocześnie wysyłać i odbierać dane, możesz użyć trybu pełnego-dupleksu. W trybie pół-dupleksu możesz w danym momencie tylko wysyłać i odbierać dane.
Zakres napięcia na linii wynosi od -7 V do +12 V.
Do implementacji protokołu RS-485 nie jest wymagany żaden konkretny typ złącza, ale w większości przypadków używane są złącza DB9 lub listwy zaciskowe.
Określone złącza RS-485 mogą mieć różne konfiguracje pinów. Rzeczywistą konfigurację można określić na podstawie dokumentacji dołączonej do urządzenia.
Podłączanie urządzenia RS-485 z 2 pinami-Przydział pinów w trybie półdupleksowym RS-485
Podłączanie urządzenia RS-485 z 4 pinami-Przydział pinów w trybie pełnego dupleksu RS-485
Wiele współczesnych konwerterów RS-485 jest zgodnych z RS-422, więc często można zobaczyć na tych konwerterach sygnały oznaczone T/R+ i T/R-, które odpowiadają A+ i B- RS-485.
③ Topologia
RS-485 obsługuje konfiguracje dwu-przewodowe i cztero-przewodowe. Konfiguracja-czteroprzewodowa ogranicza się do komunikacji punkt-do-punktu i jest obecnie rzadko stosowana; częściej stosowana jest konfiguracja dwuprzewodowa. Konfiguracja ta wykorzystuje topologię magistrali, umożliwiającą podłączenie do 32 węzłów na jednej magistrali.
Podobnie jak I²C, magistrala RS-485 działa w trybie master-slave. Obsługuje zarówno tryb-punkt-punkt-pojedynczy-podrzędny, jak i tryb wielu-podrzędnych, ale nie obsługuje trybu wielu urządzeń nadrzędnych.
