RS-485

RS-485 ( englanninkielinen  standardi 485 ), EIA-485 ( englantilainen  Electronic Industries Alliance -485 ) on fyysisen kerroksen standardi asynkroniselle rajapinnalle . Vakionimi: ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Tasapainotetuissa digitaalisissa monipistejärjestelmissä käytettävien generaattorien ja vastaanottimien sähköiset ominaisuudet. Säätelee "yhteisen väylän" tyyppisen half - duplex -monipistedifferentiaalisen tiedonsiirtolinjan sähköisiä parametreja.

Standardi saavutti suuren suosion ja siitä tuli perusta teollisuusautomaatiossa laajalti käytettyjen teollisuusverkkojen koko perheelle .

RS - 485-standardin ovat kehittäneet yhdessä kaksi yhdistystä: Electronic Industries Association (EIA - Electronic Industries Association ) ja Telecommunications Industry Association (TIA - Telecommunications Industry Association ). Aikaisemmin EIA merkitsi kaikki standardinsa etuliitteellä "RS" ( englannin  suositeltu standardi  - suositeltu standardi). Monet insinöörit käyttävät edelleen tätä nimitystä, mutta EIA/TIA on virallisesti korvannut "RS":n sanalla "EIA/TIA", jotta standardien alkuperä on helpompi tunnistaa.

RS-485-liitännän tekniset tiedot

RS-485-standardi käyttää yhtä kierrettyä johtoparia tiedon lähettämiseen ja vastaanottamiseen, ja joskus siihen liittyy punottu suojus tai yhteinen lanka.

Tiedonsiirto tapahtuu differentiaalisignaaleilla. Yhden napaisuuden johtimien välinen jännite-ero tarkoittaa loogista yksikköä, toisen napaisuuden ero on nolla.

RS-485-standardi määrittelee vain liitännän sähköiset ja ajoitusominaisuudet. RS-485-standardi ei edellytä:

• signaalin laatuparametrit (sallittu vääristymistaso, heijastukset pitkissä juovissa );
• tyyppiset liittimet ja kaapelit;
• viestintälinjan galvaaninen eristys;
• vaihtoprotokolla.

RS-485-liitännän sähköiset ja ajoitusominaisuudet

• Yhdessä verkkosegmentissä tuetaan jopa 32 lähetin-vastaanotinta.
• Yhden verkkosegmentin enimmäispituus: 1200 metriä.
• Vain yksi lähetin voi olla aktiivinen kerrallaan.
• Verkon solmujen enimmäismäärä on 256 runkoverkkovahvistimet mukaan lukien.
• Valuuttakurssin ja viestintälinjan pituussuhteet [1] :
  • 62,5 kbps 1200 m (yksi kierretty pari),
  • 375 kbps 500 m (yksi kierretty pari),
  • 500 kbps,
  • 1000 kbps,
  • 2400 kbps 100 m (kaksi kierrettyä paria),
  • 10 000 kbps 10 m.

Lähetin-vastaanottimien tyyppi - differentiaali, potentiaalinen. Tulo- ja lähtöjännitteiden muutos linjoilla A ja B: Ua (Ub) -7 V - -12 V (+7 V - +12 V).

Lähtöasteen vaatimukset:

• pääteaste on jännitelähde, jonka lähtövastus on pieni, |Uout|=1,5:5,0 V (vähintään 1,5 V ja enintään 5,0 V);
• logiikan tila "1": Ua < Ub ( hystereesi 200 mV) - MARK, OFF;
• loogisen "0":n tila: Ua > Ub (hystereesi 200 mV) - SPACE, ON (mikropiirien valmistajat - ajurit valitsevat usein paljon pienempiä arvoja, hystereesi 10 mV:sta [2] [3] );
• pääteasteen tulee olla oikosulkukykyinen, sen maksimilähtövirran on oltava 250 mA, kääntönopeuden 1,2 V/µs ja tehonrajoituspiirin.

Syöttövaiheen vaatimukset:

• tuloaste on differentiaalitulo, jolla on korkea tuloimpedanssi ja kynnysominaisuus -200 mV - +200 mV;
• sallittu tulojännitealue Uag (Ubg) suhteessa maahan (GND) -7 V - +12 V;
• tulosignaalia edustaa differentiaalinen jännite (Ui +0,2 V tai enemmän);
• tuloasteen vastaanottimen tilatasot - katso lähtöasteen lähettimen tilat.

Signaalit

Standardi määrittelee seuraavat rivit signaalin siirtoa varten:

• A - ei-invertoiva;
• B - kääntäminen;
• C on valinnainen yhteinen viiva (nolla).

Standardin [4] mukaan :

• VA > V B vastaa loogista "0" ja sitä kutsutaan väylän "aktiiviseksi" (ON) tilaksi;
• V A < V B vastaa loogista "1" ja sitä kutsutaan väylän "ei-aktiiviseksi" (OFF) tilaksi.

Siten väylän tiloja kuvattaessa käytetään käänteistä logiikkaa. Tässä tapauksessa yksinapaisten signaalien logiikkaa lähettimen sisääntulossa ja vastaanottimen lähdössä ei ole määritelty standardissa.

Yksiselitteisestä määritelmästä huolimatta on joskus hämmennystä, mitä merkintää ("A" vai "B") tulisi käyttää käänteessä ja ei-invertoinnissa. Tämän sekaannuksen välttämiseksi käytetään usein vaihtoehtoisia nimityksiä, esimerkiksi: "+" / "-" tai "D +" / "D-" tai "V + / V-" [5] .

Useimmat valmistajat noudattavat standardia ja käyttävät nimitystä "A" ei-invertoivalle linjalle. Eli korkea signaalitaso lähettimen sisääntulossa vastaa tilaa VA > V B RS -485-väylällä; myös V A > V B vastaa korkeaa signaalitasoa vastaanottimen lähdössä [4] .

On huomattava, että linjan "inaktiivinen" tila "aktiivisesta" standardissa ilmoitetussa yhteydessä (vastaavasti log. 0 ja 1 lähetys) ei eroa sähköisesti napaisuuden lisäksi - että on, ne eivät vastaa "varattu" tai "vapaus" linjoja. Molemmat tilat lähettävät aktiivisesti vastaavan merkin rivillä. Lähettimen sammuttamiseksi siinä on aina erillinen tulo - kun se sammutetaan, lähdöt menevät korkeaimpedanssiseen tilaan, jolloin muut lähettimet voivat toimia tässä linjassa. Siten "aktiivinen" ja "inaktiivinen" tilat eivät sinänsä ole osoitus mistään muusta kuin lähetetystä bitistä. Suhteellista koodausta käyttävä siirtoprotokolla mahdollistaa lähetettävän tiedon kääntämisen, mikä tarkoittaa, että parin johdot voidaan vaihtaa paikoin ilman seurauksia. Samalla kuitenkin käytännössä sitä ei käytetä paljon useammin abstraktia tai kehittäjien luomaa vaihtoprotokollaa, vaan RS-232- protokollan heijastusta sen loogisessa osassa RS-485-laitteistotasolle - koska teollisuusmuuntimet sopivaa tyyppiä tuotetaan, mikä mahdollistaa oman loogisen protokollan kehittämisen. Tässä yhteyden napaisuus on olennaista, koska RS-232 käyttää tiettyä tulkintaa lähetetyistä merkeistä eikä salli niiden kääntämistä.

Sovittelu ja siirtymä

Pitkällä viestintälinjalla esiintyy pitkien linjojen vaikutuksia. Syynä tähän ovat kaapelin hajautetut induktiiviset ja kapasitiiviset ominaisuudet. Tämän seurauksena yhden solmun linjalle lähettämä signaali alkaa vääristyä, kun se etenee linjassa, syntyy monimutkaisia ​​resonanssiilmiöitä. Koska käytännössä kaapelilla on sama rakenne koko pituudeltaan ja siten samat hajautetut kapasitanssi- ja induktanssiparametrit, tälle kaapelin ominaisuudelle on ominaista erityinen parametri- aaltoimpedanssi . Menemättä teoreettisiin yksityiskohtiin voidaan sanoa, että kaapelissa, jonka vastaanottopäähän on kytketty sovitettu kuorma (vastus, jonka vastus on yhtä suuri kuin kaapelin aaltoresistanssi), resonanssiilmiöt heikkenevät merkittävästi. Tällaista vastusta kutsutaan terminaattoriksi . RS-485-verkoissa ne sijoitetaan pitkän linjan molempiin päihin (koska molemmat puolet voivat vastaanottaa). Yleisimpien CAT5-kierrettyjen parien ominaisimpedanssi on 100 ohmia [6] . Muiden kierrettyjen parien ominaisimpedanssi voi olla 150 ohmia tai enemmän. Litteät nauhakaapelit jopa 300 ohmiin [7] [8] .

Käytännössä tämän vastuksen arvo voidaan valita jopa kaapelin ominaisimpedanssia suuremmaksi, koska saman kaapelin ohminen resistanssi voi olla niin suuri, että signaalin amplitudi vastaanottopuolella on liian pieni vakaaseen vastaanottoon. Tässä tapauksessa etsitään kompromissia resonanssi- ja amplitudisignaalin vääristymien välillä vähentämällä rajapinnan nopeutta ja lisäämällä terminaattorin arvoa [9] [10] [11] . Nopeuksilla 9600 bps ja sitä alhaisemmilla nopeuksilla ei esiinny aaltoresonanssiilmiöitä mittakaavassa, joka voi heikentää viestinnän laatua, eikä linjasovitusongelmaa esiinny. Lisäksi alhaisilla siirtonopeuksilla (alle 9600 bps) päätevastus ei paranna, vaan heikentää lähetyksen luotettavuutta (lähinnä pitkillä tietoliikennelinjoilla) [12] .

Toinen aaltomuodon vääristymisen lähde lähetyksen aikana kierretyn parin kautta on korkeataajuisten ja matalataajuisten signaalien erilaiset etenemisnopeudet (korkeataajuinen komponentti etenee kierrettyä paria pitkin jonkin verran nopeammin), mikä johtaa aaltomuodon vääristymiseen. suurilla lähetysnopeuksilla [13] .

Häiriöt viestintälinjassa eivät riipu pelkästään itse kierretyn parin pituudesta, päätteistä ja laadusta. On tärkeää, että tietoliikennelinja ohittaa kaikki lähetin-vastaanottimet järjestyksessä (yhteinen väylätopologia). Kierretyssä parissa ei saa olla pitkiä väliottoja - kaapelisegmenttejä seuraavaan solmuun yhdistämistä varten, paitsi käytettäessä rajapintatoistimia tai alhaisilla lähetysnopeuksilla, alle 9600 bps.

Kun väylällä ei ole aktiivista lähetintä, linjojen signaalitasoa ei määritetä. Tilanteen estämiseksi, jossa tulojen A ja B välinen ero on alle 200 mV (määrittämätön tila), käytetään joskus biasointia käyttämällä vastuksia tai erityisiä piirejä. Jos linjojen tilaa ei ole määritelty, vastaanottimet voivat vastaanottaa häiriösignaalin. Jotkut protokollat ​​mahdollistavat palvelusekvenssien lähettämisen vastaanottajien vakauttamiseksi ja vastaanottamisen aloittamiseksi luottavaisesti.

Verkkoprotokollat ​​RS-485:llä

• Lan Drive
• Profibus DP
• modbus
• DMX512
• HDLC
• IEC 60870-5

RS-485:een perustuvat teollisuusverkot

• Lan Drive
• Profibus DP
• modbus

Katso myös

• DMX-512
• RS-232
• Kuljettaja (elektroniikka)

Muistiinpanot

1. ↑ Vaihtokurssit 62,5 kbps, 375 kbps, 2400 kbps on määritelty RS-485-standardissa. Yli 500 kbps:n siirtonopeuksilla on suositeltavaa käyttää suojattuja kierrettyjä pareja.
2. ↑ Datasheet RS-485 SP485C lähetin-vastaanotin . Haettu 27. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 25. huhtikuuta 2014. (määrätön)
3. ↑ Tietolomake RS-485 lähetin-vastaanotin DS75176 . Haettu 27. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 25. huhtikuuta 2014. (määrätön)
4. ↑ 12 RS-485-lähetin-vastaanottimien napaisuussääntöä . Haettu 21. kesäkuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 19. kesäkuuta 2015. (määrätön)
5. ↑ Differentiaaliparisignaalien napaisuus . Haettu 21. kesäkuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 10. heinäkuuta 2017. (määrätön)
6. ↑ Kierretyt parikaapelit . Käyttöpäivä: 27. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 24. helmikuuta 2011. (määrätön)
7. ↑ RADIOTAAJUUSSYMMETRISET KAAPELIT . Haettu 6. joulukuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 10. maaliskuuta 2012. (määrätön)
8. ↑ AALTOKESTÄVYYS . Haettu 6. joulukuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 10. maaliskuuta 2012. (määrätön)
9. ↑ RS-485-verkkojen oikea johdotus (kääntäjä I. N. Biryukov) . Haettu 5. heinäkuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 9. lokakuuta 2006. (määrätön)
10. ↑ RS-485-liitäntä: kuvaus, yhteys (pääsemätön linkki) . Haettu 11. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 2. marraskuuta 2012. (määrätön) 
11. ↑ E. A. Ben - RS-485 for Dummies Arkistoitu 21. helmikuuta 2014.
12. ↑ Linjasovitus lähettimen ja vastaanottimen kanssa . Käyttöpäivä: 15. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2013. (määrätön)
13. ↑ Tuote - signaalin siirto kierretyn parin kautta . Haettu 27. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 28. huhtikuuta 2013. (määrätön)

Linkit

• Evgeny Aleksandrovich Ben RS-485 nukkeille (2003). Käyttöpäivä: 4. helmikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 7. elokuuta 2011. (määrätön)
• Yashkardin VL RS-485 on standardi tiedonsiirtoon symmetrisen sarjakanavan kautta. . SoftElectro (2009). Haettu 5. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. helmikuuta 2012. (määrätön)
• Igor Nikolaevich Biryukov RS-485-verkkojen oikea asettelu (2001). Haettu 5. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 13. huhtikuuta 2010. (määrätön)
• Mike Fahrion RS-485 Networksin vianmääritys (2005). Haettu 16. elokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 5. helmikuuta 2012. (määrätön)