Яка концепція інтерфейсу RS485 спочатку?
Коротше кажучи, це стандарт електричних характеристик, який визначено Асоціацією телекомунікаційної промисловості та Альянсом електронної промисловості. Цифрова комунікаційна мережа, що використовує цей стандарт, може ефективно передавати сигнали на великі відстані та в середовищах із високим рівнем електронного шуму. RS-485 дозволяє налаштовувати недорогі локальні мережі та багатогалузеві канали зв'язку.
RS485 має два типи проводки: двопровідна система та чотирипровідна система. Чотирипровідна система може досягати лише зв’язку «точка-точка», і зараз її рідко використовують. В даний час в основному використовується двопровідна система електропроводки.
У розробці слабкого струму зв’язок RS485 зазвичай використовує метод зв’язку головний-підлеглий, тобто один хост із кількома підлеглими.
Якщо ви маєте глибоке розуміння RS485, ви побачите, що всередині дійсно багато знань. Тому ми виберемо деякі питання, які ми зазвичай розглядаємо при слабкій електриці, щоб усі могли їх вивчити та зрозуміти.
Електричні правила RS-485
Завдяки розробці RS-485 із RS-422 багато електричних правил RS-485 подібні до RS-422. Якщо приймається збалансована передача, кінцеві резистори повинні бути підключені до лінії передачі. RS-485 може використовувати двопровідний і чотирипровідний методи, а двопровідна система може досягти дійсного багатоточкового двонаправленого зв’язку, як показано на малюнку 6.
При використанні чотирипровідного з’єднання, як-от RS-422, можна досягти лише зв’язку «точка-точка», тобто може бути лише один головний пристрій, а решта є підлеглими. Однак він має покращення порівняно з RS-422 і може підключити до шини ще 32 пристрої, незалежно від чотирьох- або двопровідного способу підключення.
Вихідна напруга загального режиму RS-485 становить від -7 В до +12 В, а мінімальний вхідний опір приймача RS-485 становить 12 кОм. Драйвер RS-485 можна застосовувати в мережах RS-422. RS-485, як і RS-422, має максимальну відстань передачі приблизно 1219 метрів і максимальну швидкість передачі 10 Мбіт/с. Довжина симетричної витої пари обернено пропорційна швидкості передачі, і зазначену максимальну довжину кабелю можна використовувати лише тоді, коли швидкість нижче 100 кбіт/с. Найвищої швидкості передачі можна досягти лише на дуже короткій відстані. Як правило, максимальна швидкість передачі витої пари довжиною 100 метрів становить лише 1 Мбіт/с. RS-485 потребує двох кінцевих резисторів із значенням опору, рівним характеристичному опору кабелю передачі. При передачі на прямокутну відстань немає потреби в кінцевому резисторі, який зазвичай не потрібен нижче 300 метрів. Кінцевий резистор підключається на обох кінцях шини передачі.
Ключові моменти мережевої установки RS-422 і RS-485
RS-422 може підтримувати 10 вузлів, тоді як RS-485 підтримує 32 вузли, тому кілька вузлів утворюють мережу. Топологія мережі, як правило, приймає структуру шини, узгодженої з терміналами, і не підтримує кільцеві або зіркоподібні мережі. При побудові мережі слід звернути увагу на наступні моменти:
1. Використовуйте кабель вита пара як шину та підключайте кожен вузол послідовно. Довжина вихідної лінії від шини до кожного вузла повинна бути якомога коротшою, щоб мінімізувати вплив відбитого сигналу в вихідній лінії на сигнал шини.
2. Необхідно звернути увагу на безперервність характеристичного імпедансу шини, і відображення сигналу відбуватиметься під час класифікації розривів імпедансу. Наступні ситуації можуть легко призвести до цього розриву: різні секції шини використовують різні кабелі, або занадто багато трансиверів, встановлених близько один до одного на певній ділянці шини, або надто довгі відгалуження виведені до шини.
Коротше кажучи, єдиний безперервний канал сигналу повинен бути забезпечений як шина.
Як врахувати довжину кабелю передачі при використанні інтерфейсу RS485?
Відповідь: при використанні інтерфейсу RS485 максимальна довжина кабелю, дозволена для передачі сигналу даних від генератора до навантаження на певній лінії передачі, є функцією швидкості сигналу даних, яка в основному обмежена спотворенням сигналу та шумом. Крива залежності між максимальною довжиною кабелю та швидкістю сигналу, показана на наступному малюнку, отримана за допомогою телефонного кабелю з мідною жилою 24 AWG (з діаметром дроту 0,51 мм) з обхідною ємністю між лініями 52,5 ПФ/М, і опором навантаження на клемі 100 Ом.
Коли швидкість сигналу даних падає нижче 90 Кбіт/с, припускаючи, що максимальна допустима втрата сигналу становить 6 дБВ, довжина кабелю обмежується 1200 М. Насправді крива на малюнку дуже консервативна, і на практиці можна досягти довжини кабелю, яка перевищує її.
При використанні кабелів з різним діаметром дроту. Отримана максимальна довжина кабелю різна. Наприклад, якщо швидкість передачі даних становить 600 Кбіт/с і використовується кабель 24 AWG, на малюнку видно, що максимальна довжина кабелю становить 200 м. Якщо використовується кабель 19AWG (з діаметром дроту 0,91 мм), довжина кабелю може перевищувати 200 м; Якщо використовується кабель 28AWG (з діаметром дроту 0,32 мм), довжина кабелю може бути менше 200 м.
Як досягти багатоточкового зв'язку RS-485?
Відповідь: Тільки один передавач може відправляти по шині RS-485 в будь-який час. Напівдуплексний режим, тільки з одним головним підлеглим. У повнодуплексному режимі головна станція завжди може надсилати, а підлегла станція може мати лише одне надсилання. (Контролюється та DE)
За яких умов для зв’язку через інтерфейс RS-485 необхідно використовувати відповідність терміналів? Як визначити величину опору? Як налаштувати кінцеві узгоджувальні резистори?
Відповідь: під час передачі сигналу на великі відстані, як правило, необхідно підключити кінцевий узгоджувальний резистор на приймальному кінці, щоб уникнути відбиття сигналу та відлуння. Значення опору узгодження клем залежить від характеристик повного опору кабелю та не залежить від довжини кабелю.
RS-485 зазвичай використовує виту пару (екрановану або неекрановану) з’єднання з опором клем зазвичай між 100 і 140 Ом, з типовим значенням 120 Ом. У фактичній конфігурації один кінцевий резистор підключений до кожного з двох кінцевих вузлів кабелю, найближчого та найдальшого, тоді як вузол посередині не може бути підключений до кінцевого резистора, інакше виникнуть помилки зв’язку.
Чому інтерфейс RS-485 продовжує виводити дані з приймача, коли зв’язок припинено?
Відповідь: Оскільки RS-485 вимагає, щоб усі керуючі сигнали дозволу передачі були вимкнені, а дозвіл прийому був дійсним після надсилання даних, драйвер шини переходить у стан високого опору, і приймач може контролювати, чи є на шині нові дані зв’язку.
У цей час шина знаходиться в пасивному стані приводу (якщо шина має опір узгодження клем, диференціальний рівень ліній A і B дорівнює 0, вихід приймача невизначений, і він чутливий до зміни диференціального сигналу на лінія AB; якщо немає узгодження клем, шина знаходиться в стані високого імпедансу, а вихід приймача невизначений), тому він вразливий до зовнішнього шуму. Коли напруга шуму перевищує поріг вхідного сигналу (типове значення ± 200 мВ), приймач буде виводити дані, в результаті чого відповідний UART отримає недійсні дані, що спричинить наступні нормальні помилки зв’язку; Інша ситуація може виникнути в момент увімкнення/вимкнення керування дозволом передачі, що змушує приймач виводити сигнал, що також може призвести до неправильного прийому UART. рішення:
1) На комунікаційній шині метод підтягування (лінія A) на одному кінці фазового входу та підтягування вниз (лінія B) на протилежному кінці входу фази використовується для затискання шини, гарантуючи, що вихід приймача знаходиться на фіксований рівень «1»; 2) Замініть схему інтерфейсу продуктами серії MAX308x із вбудованим режимом запобігання несправностям; 3) Усунення за допомогою програмних засобів, тобто додавання 2-5 початкових байтів синхронізації в пакет даних зв’язку, лише після виконання заголовка синхронізації може початися справжній обмін даними.
Ослаблення сигналу RS-485 в кабелях зв'язку
Другим фактором, який впливає на передачу сигналу, є ослаблення сигналу під час кабельної передачі. Кабель передачі можна розглядати як еквівалентну схему, що складається з комбінації розподіленої ємності, розподіленої індуктивності та опору.
Розподілена ємність C кабелю в основному створюється двома паралельними проводами крученої пари. Опір дроту тут мало впливає на сигнал і ним можна знехтувати.
Вплив розподіленої ємності на продуктивність передачі шини RS-485
Розподілена ємність кабелю в основному створюється двома паралельними проводами крученої пари. Крім того, існує також розподілена ємність між проводом і землею, яку, хоча й дуже малу, не можна ігнорувати під час аналізу. Вплив розподіленої ємності на продуктивність передачі по шині в основному пов’язаний з передачею основних сигналів по шині, які можуть бути виражені лише способами «1» і «0». У спеціальному байті, наприклад 0x01, сигнал «0» забезпечує достатній час зарядки для розподіленого конденсатора. Однак, коли надходить сигнал «1», через заряд в розподіленому конденсаторі немає часу для розряду, і (Vin+) - (Vin -) - все ще більше 200 мВ. Це призводить до того, що приймач помилково вважає, що це «0», що зрештою призводить до помилок перевірки CRC і помилки передачі всього кадру даних.
Через вплив розподілу по шині виникають помилки передачі даних, що призводить до зниження загальної продуктивності мережі. Існує два шляхи вирішення цієї проблеми:
(1) Зменшити швидкість передачі даних;
(2) Використовуйте кабелі з малими розподіленими конденсаторами для покращення якості ліній передачі.
Слідкуйте за CF FIBERLINK, щоб дізнатися більше про експертизу безпеки!!!
Твердження: важливо ділитися високоякісним вмістом з усіма. Деякі статті взято з Інтернету. Якщо є якісь порушення, будь ласка, повідомте нас, і ми розглянемо їх якнайшвидше.
Час публікації: 06 липня 2023 р