**1 **RS-485 Επισκόπηση
Όπως το RS-232, το RS-485 είναι ένα πρότυπο σειριακής επικοινωνίας. Η τρέχουσα επίσημη ονομασία του είναι TIA-485/EIA-485-A, αλλά συνήθως αναφέρεται ως το πρότυπο RS-485. Το RS-485 χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες όπως ο βιομηχανικός αυτοματισμός, η αυτοκινητοβιομηχανία και η διαχείριση κτιρίων. Εντός της σειράς προτύπων EIA, το πρωτόκολλο RS-485 θεωρείται το πιο ευέλικτο, επιδεικνύοντας εξαιρετική απόδοση και στα τέσσερα πρότυπα σειριακής επικοινωνίας.
Ο δίαυλος RS-485 ξεπερνά τα μειονεκτήματα του RS-232, δηλαδή τη μικρή απόσταση επικοινωνίας και τον χαμηλό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων. Το RS-485 υποστηρίζει ταχύτητες δεδομένων έως και 10 Mbit/s και έχει θεωρητική απόσταση επικοινωνίας έως και 1.200 μέτρα. Σε αντίθεση με τη μετάδοση ενός άκρου του RS-232, το RS-485 χρησιμοποιεί διαφορική μετάδοση μέσω ενός ζεύγους συρμάτων συνεστραμμένου ζεύγους, με το ένα καλώδιο να ορίζεται ως Α και το άλλο ως Β.
**2 **RS-485 Φυσικό Επίπεδο
Το φυσικό επίπεδο RS-485 είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση ακατέργαστων δεδομένων μεταξύ συσκευών και του φυσικού μέσου μετάδοσης. Διαχειρίζεται τη μετατροπή των ηλεκτρικών σημάτων σε ψηφιακά δεδομένα, ενώ ορίζει επίσης επίπεδα τάσης, χρονισμό, ρυθμούς δεδομένων και άλλες παραμέτρους.
① Διαφορικά σήματα
Η καλωδίωση σε μεγάλες αποστάσεις οδηγεί σε εξασθένηση του σήματος και αυξάνει την πιθανότητα θορύβου και παρεμβολών. Αυτό εκδηλώνεται ως αλλαγές στο πλάτος τάσης στα καλώδια Α και Β. Ωστόσο, το πλεονέκτημα της χρήσης διαφορικών γραμμών είναι ότι η αφαίρεση της διαφοράς μεταξύ των δύο σημάτων ακυρώνει την παρεμβολή, επιτρέποντας την έξοδο ενός κανονικού σήματος. Η ικανότητα ενός διαφορικού δέκτη να αγνοεί τις ίδιες τάσεις και στις δύο γραμμές σήματος ονομάζεται απόρριψη κοινής-λειτουργίας.
Το πρότυπο καθορίζει ότι η λογική 1 είναι από +2V έως +6V και η λογική 0 είναι -6V έως -2V.
Το RS-485 δεν απαιτεί συγκεκριμένη τάση διαύλου. λαμβάνει υπόψη μόνο την ελάχιστη διαφορική τάση. Σε μεγαλύτερα μήκη καλωδίου, η τάση που λαμβάνει ο δέκτης μπορεί να πέσει σε +/- 200 mV, κάτι που εξακολουθεί να είναι απολύτως αποδεκτό για το RS-485 - αυτό είναι ένα από τα πλεονεκτήματα του RS-485.
Πολλοί πομποδέκτες πληρούν ή και υπερβαίνουν το πρότυπο TIA/EIA-485A. Σε πρακτικές εφαρμογές, ωστόσο, προηγούνται οι καθορισμένες παράμετροι της συσκευής. Για παράδειγμα, το ελάχιστο όριο αρνητικής εισόδου για έναν συγκεκριμένο πομποδέκτη είναι -200 mV.
② Ορισμοί σήματος
Ορισμοί γραμμής σήματος RS-485
Σχηματικό διάγραμμα αρσενικών και θηλυκών συνδέσμων DB9
| DB9 | Ένδειξη δακτυλίου | Όνομα καρφίτσας |
|
1 |
CD | Ανίχνευση φορέα |
| 2 | RXD | Λήψη δεδομένων |
| 3 | TXD | Μετάδοση Δεδομένων |
| 4 | DTR | Έτοιμο το τερματικό δεδομένων |
| 5 | GND | Γείωση συστήματος |
| 6 | DSR | Έτοιμο για δεδομένα |
| 7 | RTS | Αίτημα μετάδοσης |
| 8 | CTS | Καθαρή μετάδοση |
| 9 | RI | Ένδειξη δακτυλίου |
Ανάθεση ακίδων DB9
Carrier Detect (CD) Αυτό το σήμα ελέγχου χρησιμοποιείται όταν το μόντεμ ειδοποιεί τον υπολογιστή ότι έχει εντοπίσει ένα σήμα φορέα που μπορεί να χρησιμοποιήσει ο υπολογιστής για μετάδοση δεδομένων.
Λήψη δεδομένων (RXD) Αυτή η γραμμή χρησιμοποιείται για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ δύο πηγών. Ένα παράδειγμα είναι τα δεδομένα που λαμβάνονται από το μόντεμ και μεταδίδονται στον υπολογιστή.
Μετάδοση δεδομένων (TXD) Αυτή είναι η γραμμή που μεταφέρει πραγματικά τα μεταδιδόμενα δεδομένα.
Data Terminal Ready (DTR) Αυτό το σήμα υποδεικνύει ότι ο υπολογιστής είναι έτοιμος να μεταδώσει δεδομένα.
Γείωση συστήματος (GND) Αναφέρεται σε φυσική σύνδεση με τη γείωση, που χρησιμοποιείται ως γραμμή βάσης για τη μέτρηση της τάσης σε ένα κύκλωμα ή ως κοινή διαδρομή για το ρεύμα επιστροφής.
Διάγραμμα Pinout για 25-Pin RS-485 Half-Duplex και Full-Duplex Connectors
Σε σύγκριση με το σήμα DTR, το σήμα Data Set Ready (DSR) ειδοποιεί έναν υπολογιστή ή τερματικό ότι το μόντεμ είναι λειτουργικό και ικανό να λαμβάνει δεδομένα.
Για αυτό το σήμα, απαιτείται θετική τάση για να ενεργοποιηθεί το σήμα Ready to Send (RTS). Αυτό υποδηλώνει ότι είναι δυνατή η δωρεάν μετάδοση{1}}παρεμβολών μεταξύ του συνόλου δεδομένων και του τερματικού δεδομένων.
Αφού δημιουργηθεί μια σύνδεση μεταξύ του τερματικού δεδομένων και του μόντεμ, μεταδίδεται το σήμα Clear to Send (CTS) για να επιβεβαιωθεί ότι το τερματικό δεδομένων έχει αναγνωρίσει ότι η επικοινωνία μπορεί να ξεκινήσει.
Η ένδειξη Ring (RI) χρησιμεύει για να ειδοποιεί το μόντεμ που λειτουργεί το σύνολο δεδομένων ότι έχει ανιχνευθεί σήμα χαμηλής-συχνότητας. Αυτό το σήμα απλώς προειδοποιεί το τερματικό δεδομένων και δεν επηρεάζει τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ των συσκευών.
Οι εκχωρήσεις καρφιτσών συνδέονται στις υποδοχές DB9 και DB25 μέσω 2 και 4 επαφών, αντίστοιχα.
Οι γραμμές TxD+ και TxD- στην υποδοχή σύνδεσης DB25 μεταδίδουν δεδομένα, ενώ οι γραμμές RxD+ και RxD- μεταφέρουν δεδομένα λήψης. Επειδή πρόκειται για διαφορικά σήματα, μπορούν να μεταδοθούν σε μεγαλύτερες αποστάσεις.
Η διεπαφή RS-485 υπερτερεί του πρωτοκόλλου RS-232 όσον αφορά την απόσταση μετάδοσης και τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων. Υποστηρίζει ταχύτητες δεδομένων 30–35 Mbps σε αποστάσεις έως και 10 μέτρων. Ρυθμοί δεδομένων 100 Kbps μπορούν να επιτευχθούν σε αποστάσεις έως και 1.200 μέτρα. Το RS-485 χρησιμοποιείται κυρίως σε διαμορφώσεις πολλαπλών σημείων που εκμεταλλεύονται την ισορροπημένη διαφορική διεπαφή του.
Όπως φαίνεται στο pinout καλωδίου RS-485, αυτή η διεπαφή διαθέτει όλα τα σήματα σε διαφορική διαμόρφωση.
● Τα σήματα CTS+ και CTS-, καθώς και τα σήματα RTS+ και RTS-, χρησιμοποιούνται ως σήματα ελέγχου χειραψίας.
● TxD+ και TxD- χρησιμοποιούνται για μετάδοση δεδομένων.
● RxD+ και RxD- είναι οι γραμμές που χρησιμοποιούνται για τη λήψη δεδομένων.
Μια διαμόρφωση πολλαπλών σημείων μπορεί να συνδέσει έως και 32 συσκευές σε μία κύρια συσκευή ελέγχου. Το VSAT NMS (Network Management System) είναι ένα τέτοιο παράδειγμα. Σε αυτήν την υλοποίηση, το λογισμικό που εκτελείται σε υπολογιστή μπορεί να παρακολουθεί και να ελέγχει διάφορα υποσυστήματα. Αυτά περιλαμβάνουν το MUX, το μόντεμ, τους μετατροπείς RF up/down και άλλα στοιχεία δικτύου. Για να λειτουργήσει σωστά αυτός ο τύπος υλοποίησης, απαιτούνται σωστά καλωδιωμένες υποδοχές RS-485 τόσο στον υπολογιστή που εκτελεί την εφαρμογή NMS όσο και σε όλα τα συνδεδεμένα υποσυστήματα.
Περιγραφή διεπαφής RS485
Η διεπαφή RS485 (EIA485) έχει αποδειχθεί εξαιρετικά στιβαρή και, λόγω της τοπολογίας πολλών-σημείων της, έχει γίνει το πιο δημοφιλές πρωτόκολλο επικοινωνίας στον βιομηχανικό τομέα. Το πρωτόκολλο RS422 είναι παρόμοιο με το RS485 στο ότι και τα δύο χρησιμοποιούν διαφορικά σήματα για μετάδοση δεδομένων.
Υπάρχουν δύο τύποι RS-485:
● Το Half-duplex RS-485 έχει 2 ακίδες.
● Το Full-duplex RS-485 έχει 4 ακίδες.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την πλήρη-αμφίδρομη λειτουργία όταν χρειάζεται να στέλνετε και να λαμβάνετε δεδομένα ταυτόχρονα. Στη λειτουργία μισής-αμφίδρομης όψης, μπορείτε να στέλνετε ή να λαμβάνετε δεδομένα μόνο ανά πάσα στιγμή.
Το εύρος τάσης στη γραμμή είναι -7 V έως +12 V.
Δεν απαιτείται συγκεκριμένος τύπος σύνδεσης για την εφαρμογή του πρωτοκόλλου RS-485, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται υποδοχές DB9 ή μπλοκ ακροδεκτών.
Οι συγκεκριμένοι σύνδεσμοι RS-485 ενδέχεται να έχουν διαφορετικές διαμορφώσεις ακίδων. Μπορείτε να καθορίσετε την πραγματική διαμόρφωση με βάση την τεκμηρίωση που παρέχεται με τη συσκευή.
Σύνδεση συσκευής RS-485 με 2 ακίδες-Half-duplex RS-485 εκχώρηση ακίδων
Σύνδεση συσκευής RS-485 με 4 ακίδες-Κατανομή ακίδων Full-Duplex RS-485
Πολλοί μετατροπείς RS-485 σήμερα είναι συμβατοί με το RS-422, επομένως θα βλέπετε συχνά σήματα με την ένδειξη T/R+ και T/R- σε αυτούς τους μετατροπείς, τα οποία αντιστοιχούν στα A+ και B- του RS-485.
③ Τοπολογία
Το RS-485 υποστηρίζει διαμορφώσεις δύο-καλωδίων και τεσσάρων-καλωδίων. Η διαμόρφωση τεσσάρων η διαμόρφωση δύο καλωδίων χρησιμοποιείται πιο συχνά. Αυτή η διαμόρφωση χρησιμοποιεί μια τοπολογία διαύλου, επιτρέποντας τη σύνδεση έως και 32 κόμβων σε έναν μόνο δίαυλο.
Όπως το I²C, το λεωφορείο RS-485 λειτουργεί σε κύρια-λειτουργία υποτελούς λειτουργίας. Υποστηρίζει και τη λειτουργία από σημείο σε -μονό σημείο-υποτελή και πολλαπλή-υποτελή λειτουργία, αλλά δεν υποστηρίζει τη λειτουργία πολλαπλών κυρίων.
