stringtranslate.com

RS-485

RS-485 , также известный как TIA-485(-A) или EIA-485 , представляет собой стандарт, первоначально представленный в 1983 году и определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в системах последовательной связи . Электрическая сигнализация сбалансирована , поддерживаются многоточечные системы. Стандарт опубликован совместно Ассоциацией телекоммуникационной отрасли и Альянсом электронной промышленности (TIA/EIA). Сети цифровой связи, реализующие этот стандарт, могут эффективно использоваться на больших расстояниях и в средах с электрическими помехами . К такой сети можно подключить несколько приемников по линейной многоточечной шине . Эти характеристики делают RS-485 полезным в промышленных системах управления и подобных приложениях.

Обзор

RS-485 поддерживает недорогие локальные сети и многоточечные каналы связи, используя ту же дифференциальную передачу сигналов по витой паре , что и RS-422 . Общепринято, что RS-485 можно использовать со скоростью передачи данных до 10  Мбит/с [а] или, на более низких скоростях, на расстояниях до 1200 м (4000 футов). [2] Как правило , скорость в бит/с, умноженная на длину в метрах, не должна превышать 10 8 . Таким образом, 50-метровый кабель не должен передавать сигнал со скоростью более 2 Мбит/с . [3]

В отличие от RS-422, который имеет схему драйвера, которую нельзя отключить, драйверы RS-485 используют логику с тремя состояниями , позволяющую деактивировать отдельные передатчики. Это позволяет RS-485 реализовать топологию линейной шины , используя только два провода. Оборудование, расположенное по совокупности проводов RS-485, попеременно называют узлами, станциями или устройствами. [4] Рекомендуемое расположение проводов представляет собой соединенную серию двухточечных (многоточечных) узлов, т. е. линию или шину , а не звезду , кольцо или многосвязную сеть. Топологии «звезда» и «кольцо» не рекомендуются из-за отражения сигнала или слишком низкого или высокого импеданса оконечной нагрузки. Если звездообразная конфигурация неизбежна, доступны специальные повторители RS-485, которые двунаправленно прослушивают данные на каждом участке, а затем ретранслируют данные на все остальные участки.

Типичная сеть смещения вместе с завершением. Значения смещения и согласования не указаны в стандарте RS-485. Однако поставщики компонентов обычно больше не рекомендуют использовать резисторы смещения.

В идеале на двух концах кабеля между двумя проводами должен быть подключен согласующий резистор . Без согласующих резисторов отражения сигнала от незанятого конца кабеля могут привести к повреждению данных. Согласующие резисторы также снижают чувствительность к электрическим помехам из-за более низкого импеданса . [ требуются дополнительные пояснения ] Значение каждого согласующего резистора должно быть равно характеристическому сопротивлению кабеля (обычно 120 Ом для витых пар). Оконечная нагрузка также включает в себя подтягивающие и понижающие резисторы для создания безопасного смещения для каждого провода данных в случае, когда линии не управляются каким-либо устройством. Таким образом, линии будут смещаться к известным напряжениям, а узлы не будут интерпретировать шум от неактивных линий как фактические данные; без резисторов смещения линии передачи данных располагаются таким образом, чтобы чувствительность к электрическим помехам была максимальной, когда все станции устройств молчат или обесточены. [5]

Стандартный

Когда-то EIA маркировало все свои стандарты префиксом «RS» ( Рекомендуемый стандарт ), но EIA-TIA официально заменило «RS» на «EIA/TIA», чтобы помочь определить происхождение своих стандартов. EIA официально распалась, и теперь стандарт поддерживается TIA как TIA-485, но инженеры и руководства по приложениям продолжают использовать обозначение RS-485. [6] Первое издание EIA RS-485 датировано апрелем 1983 года. [7]

RS-485 определяет только электрические характеристики генератора и приемника: физический уровень . Он не определяет и не рекомендует какой-либо протокол связи ; Другие стандарты определяют протоколы связи по каналу RS-485. Предисловие к стандартным ссылкам. Бюллетень телекоммуникационных систем TSB-89 , который содержит рекомендации по применению, включая скорость передачи данных в зависимости от длины кабеля, длины шлейфа и конфигураций.

В разделе 4 определяются электрические характеристики генератора (передатчика или драйвера), приемника, приемопередатчика и системы. Эти характеристики включают в себя: определение единичной нагрузки, диапазонов напряжений, напряжений холостого хода, пороговых значений и устойчивости к переходным процессам. Он также определяет три точки интерфейса генератора (сигнальные линии); A, B и C. Данные передаются по каналам A и B. C — это наземная опорная точка. В этом разделе также определяются логические состояния 1 (выключено) и 0 (включено) в зависимости от полярности между клеммами A и B. Если A отрицательно по отношению к B, состояние имеет двоичную 1. Обратная полярность (A положительная по отношению к B) соответствует двоичному 0. Стандарт не назначает никакой логической функции этим двум состояниям.

Полнодуплексный режим

RS-485, как и RS-422, можно сделать полнодуплексным , используя четыре провода. [8] Однако, поскольку RS-485 является многоточечной спецификацией, во многих случаях это не является необходимым или желательным. RS-485 и RS-422 могут взаимодействовать с некоторыми ограничениями. [9]

Конвертеры, повторители и топология звезда

Доступны преобразователи между RS-485 и RS-232 , позволяющие персональному компьютеру обмениваться данными с удаленными устройствами. С помощью повторителей можно сформировать очень большие сети RS-485. TSB-89A, Рекомендации по применению для TIA/EIA-485-A не рекомендует использовать звездообразную топологию. [10]

Приложения

Сигналы RS-485 используются в широком спектре компьютерных систем и систем автоматизации. В компьютерной системе SCSI -2 и SCSI-3 могут использовать эту спецификацию для реализации физического уровня для передачи данных между контроллером и дисководом. RS-485 используется для низкоскоростной передачи данных в салонах транспортных средств коммерческих самолетов . Он требует минимального количества проводов и может распределять проводку между несколькими сиденьями, что снижает вес.

Они используются в программируемых логических контроллерах и на заводах. RS-485 используется в качестве физического уровня, лежащего в основе многих стандартных и собственных протоколов автоматизации , используемых для реализации промышленных систем управления , включая наиболее распространенные версии Modbus и Profibus .DH 485 — это собственный протокол связи, используемый компаниейAllen-Bradleyв линейке промышленных блоков управления. Используя ряд специализированных интерфейсных устройств, он обеспечивает связь между ПК и промышленными контроллерами. [11]Поскольку он дифференциальный, он устойчив к электромагнитным помехам от двигателей и сварочного оборудования.

В театрах и на концертных площадках сети RS-485 используются для управления освещением и другими системами с использованием протокола DMX512 . RS-485 служит физическим уровнем для соединения цифрового аудио AES3 .

RS-485 также используется в автоматизации зданий , поскольку простая проводка шины и большая длина кабеля идеально подходят для подключения удаленных устройств. Его можно использовать для управления системами видеонаблюдения или для соединения панелей управления безопасностью и устройств, таких как считыватели карт контроля доступа.

Он также используется в цифровом командном управлении (DCC) для моделей железных дорог . Внешний интерфейс командной станции DCC часто представляет собой RS-485, используемый ручными контроллерами [12] или для управления компоновкой в ​​сетевой среде ПК. В этом случае используются модульные разъемы 8P8C . [13]

Протоколы

RS-485 не определяет протокол связи ; просто электрический интерфейс. Хотя многие приложения используют уровни сигнала RS-485, скорость, формат и протокол передачи данных не определяются RS-485. Взаимодействие даже аналогичных устройств разных производителей не обеспечивается соблюдением только уровней сигнала.

Сигналы

RS-485 3-проводное соединение

Дифференциальная линия RS-485 состоит из двух сигналов:

Поскольку состояние метки (логическая 1) традиционно представляется (например, в RS-232) отрицательным напряжением, а пауза (логический 0) — положительным, сигнал A можно считать неинвертирующим сигналом, а сигнал B — инвертирующим. Стандарт RS-485 гласит (перефразировано): [14]

Таблицы истинности большинства популярных устройств, начиная с SN75176, показывают выходные сигналы в инвертированном виде. Это соответствует обозначению A/B, используемому большинством производителей дифференциальных трансиверов, в том числе:

Все эти производители согласны со значением стандарта, и их практика широко используется. Эта проблема также существует в приложениях программируемых логических контроллеров. [c] Необходимо соблюдать осторожность при использовании имен A/B. Альтернативная номенклатура часто используется, чтобы избежать путаницы вокруг именования A/B:

Драйверы, соответствующие стандарту RS-485, обеспечивают дифференциальный выходной сигнал минимум 1,5 В при нагрузке 54 Ом, тогда как приемники, соответствующие стандарту, обнаруживают дифференциальный входной сигнал до 200 мВ. Эти два значения обеспечивают достаточный запас для надежной передачи данных даже при сильном ухудшении сигнала по кабелю и разъемам. Эта надежность является основной причиной того, почему RS-485 хорошо подходит для работы в сети на больших расстояниях в шумной среде. [28]

В дополнение к соединениям A и B может присутствовать необязательное, третье соединение (для правильной работы стандарт TIA требует наличия общего обратного пути между всеми заземлениями схемы вдоль симметричной линии) [29], называемое SC , G или эталонным . , общее опорное заземление сигнала, используемое приемником для измерения напряжений A и B. Это соединение может использоваться для ограничения синфазного сигнала , который может поступать на входы приемника. Допустимое синфазное напряжение находится в диапазоне от –7 В до +12 В, т. е. ±7 В выше диапазона сигнала 0–5 В. Несоблюдение этого диапазона приведет в лучшем случае к искажению сигнала, а в худшем — к повреждению подключенных устройств.

Необходимо позаботиться о том, чтобы соединение SC, особенно при длинных кабелях, не приводило к попыткам соединить разрозненные земли вместе – разумно добавить некоторое ограничение тока к соединению SC. Заземления между зданиями могут иметь небольшое напряжение, но с очень низким импедансом и, следовательно, возможностью возникновения катастрофических токов, достаточных для плавления сигнальных кабелей, дорожек печатных плат и приемопередатчиков.

RS-485 не определяет какой-либо разъем или распиновку. Цепи могут быть подключены к винтовым клеммам , сверхминиатюрным разъемам D или разъемам других типов.

В стандарте не обсуждается экранирование кабеля, но даются некоторые рекомендации по предпочтительным методам соединения общего источника опорного сигнала и заземления корпуса оборудования.

Пример формы сигнала

На диаграмме ниже показаны потенциалы контактов A (синий) и B (красный) линии RS-485 во время передачи одного байта (0xD3, младший бит первым) данных с использованием асинхронного метода старт-стоп.

Сигнал B (U+, инвертирующий) показан красным,
сигнал A (U-, неинвертирующий) показан синим цветом.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ При некоторых условиях можно использовать скорость передачи данных до 64 Мбит/с. [1]
  2. ^ В этом утверждении допущена очевидная опечатка, поскольку оба состояния в стандарте обозначаются двоичной 1 . На следующем рисунке видно, что выключенное состояние соответствует двоичной 1, а включенное состояние соответствует двоичному 0.
  3. ^ При использовании Modbus , BACnet и Profibus маркировка A/B обозначает A как отрицательный зеленый провод, а B как положительный красный провод в определении разъема D-sub и круглого разъема M12, как это можно увидеть в руководствах Profibus. [20] [21] Пока стандарт исключает логическую функцию генератора или приемника, [22] имеет смысл, что A (зеленый, отрицательный) выше, чем B (красный, положительный). Однако это противоречит тому факту, что состояние незанятой метки является логическим , а поляризация нагрузки приводит к более высокому напряжению B в соответствии с рекомендациями Profibus. [23] Эта так называемая проблема «Досадной полярности» [24] вызвала путаницу, которая заставила авторов думать, что A инвертирует в самом стандарте TIA-485-A [25] , и советовать поменять местами то, что такое A и B, в драйверах и маркировке линий. как можно прочитать в разделе бюллетеня по применению: «Соображение проектирования № 3: иногда шинный узел A на самом деле не является шинным узлом A ». [26] В настоящее время общепринятым проектным решением является выполнение этой инверсии, которая включает следующую цепочку полярностей: UART / MCU в режиме ожидания → TTL/CMOS = +5 В → Напряжение линии B > напряжение линии A , что означает , что зеленый провод A действительно подключен к инвертирующему сигналу драйвера , как показано в официальном документе. [27]

Рекомендации

  1. ^ Справочное руководство RS-485 (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 17 мая 2018 г.
  2. ^ «Как далеко и как быстро вы можете пройти с RS-485? - Примечание по применению - Максим» . www.maximintegrated.com .
  3. ^ Солтеро, Мэнни; Чжан, Цзин; Кокрил, Крис; Чжан, Кевин; Киннэрд, Кларк; Кугельштадт, Томас (май 2010 г.) [2002]. Обзор стандартов RS-422 и RS-485 и конфигурации системы, отчет о применении (pdf) . Texas Instruments (Технический отчет). SLLA070D.
  4. ^ Ассоциация электронной промышленности (1983). Электрические характеристики генераторов и приемников для использования в симметричных многоточечных системах . Стандарт EIA RS-485. ОСЛК  10728525.[ нужна страница ]
  5. ^ «Замечания по применению 847 БЕЗОПАСНОЕ смещение дифференциальных шин» (PDF) . Инструменты Техаса . 2011.
  6. ^ "Обрезать лишние конструкции RS-485" . ЭЭ Таймс . 2000.
  7. ^ «Электрические характеристики генераторов и приемников стандарта EIA RS 485 для использования в сбалансированных цифровых многоточечных системах», воспроизведено в «Библиотеке стандартов передачи данных», Telebyte Technology Inc., Гринлон, Нью-Йорк, 1985.
  8. ^ Часто задаваемые вопросы о СОЕДИНЕНИЯХ RS-485, Advantech B+B SmartWorx , получено 15 сентября 2023 г.
  9. ^ В чем разница между связью RS422 и связью RS485? , Brainboxes LLC , получено 8 марта 2019 г.
  10. ^ TSB-89A, Рекомендации по применению TIA/EIA-485-A (PDF) , получено 6 апреля 2019 г.
  11. ^ «Обзор промышленной локальной сети DH-485» . Роквелл Автоматизация . Архивировано из оригинала 10 марта 2012 г. Проверено 10 сентября 2010 г.
  12. ^ lenzusa.com, Часто задаваемые вопросы по XpressNET, по состоянию на 26 июля 2015 г. Архивировано 17 ноября 2017 г. на Wayback Machine.
  13. ^ bidib.org, «BiDiBus, высокоскоростной автобус для моделей железных дорог», по состоянию на 26 июля 2015 г.
  14. ^ «Соглашения о полярности» (PDF) . Инструменты Техаса . 2003.
  15. ^ «Техническое описание FN6074.3: защита от электростатического разряда ± 15 кВ, 1/8 единичной нагрузки, 5 В, низкая мощность, высокая скорость и ограничение скорости нарастания, полнодуплексный режим, приемопередатчики RS-485/RS-422» (PDF ) . Компания Интерсил . 28 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 декабря 2004 г.
  16. ^ «Техническое описание 19-0122 - MAX481/MAX483/MAX485/MAX487–MAX491/MAX1487: Маломощные приемопередатчики RS-485/RS-422 с ограничением скорости нарастания» (PDF) . Максим Интегрированный . Сентябрь 2009 года.
  17. ^ «Приемопередатчики RS485/RS422 LTC2850/LTC2851/LTC2852, 3,3 В, 20 Мбит/с» (PDF) . Корпорация линейных технологий . 2007. Архивировано из оригинала (PDF) 02 марта 2011 г.
  18. ^ «ADM3483/ADM3485/ADM3488/ADM3490/ADM3491 (Ред. E)» (PDF) . Analog Devices, Inc., 22 ноября 2011 г.
  19. ^ «Техническое описание кабеля последовательного преобразователя USB в RS485» (PDF) . Future Technology Devices International Ltd. 27 мая 2010 г.
  20. ^ «Руководство по межсоединению Profibus (PDF)» . 1.4. П Интернационал. Январь 2007. с. 7.
  21. ^ «Руководство по сети SIMATIC NET Profibus (PDF)» (PDF) . Сименс. Апрель 2009. с. 157.
  22. ^ «Техническое руководство по RS-485, раздел TIA-485» . Викикниги.
  23. ^ «Руководство по межсоединению Profibus (PDF)» . 1.4. П Интернационал. Январь 2007. с. 8.
  24. ^ «Техническое руководство по RS-485, эта надоедливая полярность» . Викикниги.
  25. ^ «Проблемы полярности RS485» . Системы автоматизации Чипкинса.
  26. ^ «Бюллетень по применению AB-19, Соответствие Profibus: Руководство по проектированию оборудования» (PDF) . Корпорация НВЕ. 2010.
  27. ^ «Информационный документ: Полярности сигналов дифференциальных пар». Advantech B+B SmartWorx.
  28. ^ «Руководство по проектированию RS-485» (PDF) . Инструменты Техаса.
  29. ^ ANSI/TIA/EIA-485-A, стр. 15, A.4.1

Внешние ссылки

В Wikibooks есть книга на тему: Последовательное программирование: Техническое руководство по RS-485.