Zatem RS-485 czy to takie proste?

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

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. Ta konfiguracja wykorzystuje topologię magistrali, umożliwiając 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.

Transceiver RS-485

RS-485 wykorzystuje transmisję różnicową. Jeśli chcesz sterować urządzeniem RS-485 za pomocą mikrokontrolera, potrzebujesz transceivera podobnego do magistrali CAN. Poniższy diagram ilustruje MCU sterujący urządzeniem RS-485.

Wewnątrz transiwera znajduje się odbiornik (górna połowa) i nadajnik (dolna połowa). Poniżej znajduje się krótkie wyjaśnienie działania transiwera, które pomoże Ci zrozumieć, w jaki sposób MCU komunikuje się z urządzeniem 485.

Dla nadajnika tabela prawdy wygląda następująco:

1. Kiedy pin DE włączający sterownik jest na poziomie logicznym wysokim, wyjścia różnicowe A i B podążają za stanem logicznym na wejściu danych D. Wysoki stan logiczny na D powoduje, że A przechodzi w stan wysoki, a B w stan niski. W tym przypadku różnicowe napięcie wyjściowe, określone jako VOD=VA – VB, jest dodatnie. Gdy D jest w stanie niskim, stany wyjściowe odwracają się: B staje się wysokie, A ma stan niski, a VOD jest ujemne.

2. Gdy DE jest niskie, oba wyjścia uzyskują wysoką-impedancję. W tym przypadku stan logiczny w D jest nieistotny.

Poniższa tabela prawdy dotyczy odbiornika:

1. Kiedy pin włączający odbiornika (RE) znajduje się w stanie logicznym niskim, odbiornik jest aktywowany. Kiedy różnicowe napięcie wejściowe, zdefiniowane jako VID=VA – VB, jest dodatnie i przekracza dodatni próg wejściowy VIT+, wyjście odbiornika R przechodzi w stan wysoki. Gdy VID jest ujemny i znajduje się poniżej ujemnego progu wejściowego VIT-, wyjście odbiornika R przechodzi w stan niski. Jeśli VID znajduje się pomiędzy VIT+ a VIT-, wynik jest niezdefiniowany.

2. Gdy RE ma poziom logiczny wysoki lub zmienny, wyjście odbiornika ma wysoką impedancję, niezależnie od wielkości lub polaryzacji VID.

Łącze danych RS-485

Po omówieniu powyżej zasad działania transceivera RS-485, teraz pokrótce opiszemy łącze danych RS-485. Możesz najpierw przyjrzeć się łatwemu do zrozumienia formatowi ramki protokołu UART.

Typowe obwody RS-485

Oto typowy obwód RS-485, który znalazłem w Internecie. Należy zwrócić uwagę na dwie kwestie:

1. Sygnały włączające RE i DE mogą być kontrolowane przez pojedynczy GPIO w celu oszczędzania zasobów. Gdy GPIO25 generuje wysoki poziom, RE i DE wynoszą 0 V, a urządzenie przechodzi w tryb odbioru; gdy GPIO25 wyprowadza niski poziom, RE i DE wynoszą 3,3 V, a urządzenie przechodzi w tryb transmisji.

2. W niektórych obwodach rezystor podciągający jest dodawany do styku A, a rezystor podciągający-do styku B. Głównym powodem jest to, że gdy magistrala RS-485 jest w stanie bezczynności, poziom napięcia nie jest stały,-to znaczy waha się od -200 mV do +200 mV, a transceiver może dawać albo wysoki, albo niski poziom. UART musi utrzymywać wysoki poziom w stanie bezczynności; jeśli transiwer wysyła w tym momencie niski poziom, UART interpretuje to jako bit startu, co może powodować błędy komunikacji. Konkretne wartości R_u i R_d nie będą tutaj szczegółowo omawiane; W przyszłości planuję napisać obszerny artykuł na ten temat.