RS-485 - RS-485

TIA-485-A (revize EIA-485)
StandardANSI / TIA / EIA-485-A-1998
Schváleno: 3. března 1998
Znovu potvrzeno: 7. prosince 2012
Fyzická médiaVyvážený propojovací kabel
Topologie sítěPoint-to-point, multi-klesl, vícebodový
Maximální počet zařízeníNejméně 32 jednotek zatížení
Maximální vzdálenostNespecifikováno
Provozní režimRůzné úrovně přijímače:
binární 1 (VYPNUTO)
(Voa – Vob <−200 mV)
binární 0 (ZAPNUTO)
(Voa – Vob> +200 mV)
Dostupné signályA, B, C
Typy konektorůNespecifikováno

RS-485, také známý jako TIA-485 (-A) nebo EIA-485, je norma definující elektrické vlastnosti ovladačů a přijímačů pro použití v sériová komunikace systémy. Elektrická signalizace je vyrovnaný, a vícebodový systémy jsou podporovány. Standard společně vydává Sdružení pro telekomunikační průmysl a Alliance Electronic Industries (TIA / EIA). Sítě digitálních komunikací implementující standard lze efektivně využívat na velké vzdálenosti i v síti elektricky hlučné prostředí. K takové síti může být připojeno více přijímačů lineárně, multidrop sběrnice. Díky těmto vlastnostem je rozhraní RS-485 užitečné průmyslové řídicí systémy a podobné aplikace.

Přehled

RS-485 podporuje levné místní sítě a multidrop komunikace odkazy, pomocí stejných diferenciální signalizace přes kroucená dvojlinka tak jako RS-422. Obecně se uznává, že RS-485 lze použít s datovými rychlostmi až 10Mbit / s[A] nebo při nižších rychlostech vzdálenosti až 1200 m (4000 ft).[2] Jako pravidlo, rychlost v bitech / s vynásobená délkou v metrech by neměla překročit 108. Tak a 50 metrů kabel by neměl signalizovat rychleji než 2 Mbit / s.[3]

Na rozdíl od RS-422, který má obvod ovladače, který nelze vypnout, používají ovladače RS-485 třístavová logika umožňující deaktivaci jednotlivých vysílačů. To umožňuje implementaci RS-485 lineární sběrnicové topologie pomocí pouze dvou vodičů. Zařízení umístěné podél sady vodičů RS-485 se zaměnitelně nazývají uzly, stanice nebo zařízení.[4] Doporučené uspořádání vodičů je jako spojená řada uzlů typu point-to-point (multidropped), tj. Linie nebo autobus, ne a hvězda, prsten nebo znásobte připojenou síť. Hvězdné a prstencové topologie se nedoporučují z důvodu odrazů signálu nebo příliš nízké nebo vysoké zakončovací impedance. Pokud je konfigurace hvězd nevyhnutelná, jsou k dispozici speciální opakovače RS-485, které obousměrně naslouchají datům v každém rozpětí a poté je přenášejí na všechna ostatní rozpětí.

Typická zkreslená síť spolu s ukončením. Hodnoty předpětí a ukončení nejsou ve standardu RS-485 specifikovány.

V ideálním případě budou mít dva konce kabelu a zakončovací odpor připojeno přes dva vodiče. Bez zakončovacích odporů, odrazy signálu mimo neukončený konec kabelu může způsobit poškození dat. Zakončovací odpory také snižují citlivost elektrického šumu kvůli nižší impedanci.[je třeba další vysvětlení ] Hodnota každého zakončovacího odporu by se měla rovnat kabelu charakteristická impedance (obvykle 120 ohmů pro kroucené páry). Zakončení zahrnuje také vytáhnout a stáhnout odpory k ustavení bezpečný proti selhání zkreslení pro každý datový vodič v případě, že linky nejsou poháněny žádným zařízením. Tímto způsobem budou linky předpjaty známým napětím a uzly nebudou interpretovat šum z neřízených linek jako skutečná data; bez předpěťových odporů se datové linky pohybují takovým způsobem, že citlivost na elektrický šum je největší, když jsou všechny stanice zařízení tiché nebo bez napájení.[5]

Standard

EIA kdysi označila všechny své standardy předponou „RS“ (Doporučený standard ), ale EIA-TIA oficiálně nahradila „RS“ slovem „EIA / TIA“, aby pomohla identifikovat původ svých standardů. EIA se oficiálně rozpadla a standard nyní udržuje TIA jako TIA-485, ale technici a průvodci aplikacemi nadále používají označení RS-485.[6] Počáteční vydání EIA RS-485 bylo vydáno v dubnu 1983.[7]

RS-485 specifikuje pouze elektrické vlastnosti generátoru a přijímače: fyzická vrstva. Žádný neurčuje ani nedoporučuje komunikační protokol; Další standardy definují protokoly pro komunikaci přes linku RS-485. Předmluva ke standardním odkazům Bulletin telekomunikačních systémů TSB-89 který obsahuje pokyny pro aplikaci, včetně rychlosti datové signalizace vs. délky kabelu, délky pahýlů a konfigurací.

Oddíl 4 definuje elektrické vlastnosti generátoru (vysílače nebo ovladače), přijímače, vysílače a přijímače a systému. Mezi tyto vlastnosti patří: definice jednotkového zatížení, rozsahy napětí, napětí naprázdno, prahové hodnoty a přechodná tolerance. Rovněž definuje tři body rozhraní generátoru (signální vedení); A, B a C. Data jsou přenášena na A a B. C je pozemní reference. Tato část také definuje logické stavy 1 (vypnuto) a 0 (zapnuto) podle polarity mezi svorkami A a B. Pokud je A záporné vzhledem k B, stav je binární 1. Obrácená polarita (A +, B -) je binární 0. Standard nepřiřazuje těmto dvěma stavům žádnou logickou funkci.

Plně duplexní provoz

RS-485, jako RS-422, lze vyrobit plny Duplex pomocí čtyř vodičů.[8] Protože RS-485 je vícebodová specifikace, není to v mnoha případech nutné ani žádoucí. RS-485 a RS-422 mohou spolupracovat s určitými omezeními.[9]

Převaděče, opakovače a hvězdicová topologie

Převodníky mezi RS-485 a RS-232 jsou k dispozici pro povolení a osobní počítač komunikovat se vzdálenými zařízeními. Používáním opakovače mohou být vytvořeny velmi velké sítě RS-485. TSB-89A, Aplikační směrnice pro TIA / EIA-485-A nedoporučuje používat hvězdnou topologii.[10]

Aplikace

Signály RS-485 se používají v široké škále počítačových a automatizačních systémů. V počítačovém systému SCSI -2 a SCSI-3 mohou tuto specifikaci použít k implementaci fyzická vrstva pro přenos dat mezi řadičem a diskovou jednotkou. RS-485 se používá pro nízkorychlostní datovou komunikaci v kabinách komerčních letadel autobus vozidla. Vyžaduje minimální zapojení a může sdílet kabeláž mezi několika sedadly, což snižuje hmotnost.

Ty se používají v programovatelné logické automaty a na továrních podlahách. Jako základní vrstva se používá RS-485 mnoho standardních a proprietárních automatizačních protokolů slouží k realizaci průmyslové řídicí systémy, včetně nejběžnějších verzí Modbus a Profibus. DH 485 je proprietární komunikační protokol používaný serverem Allen-Bradley v řadě průmyslových řídicích jednotek. Využívá řadu vyhrazených zařízení rozhraní a umožňuje PC a průmyslovým řadičům komunikovat.[11] Jelikož je diferenciální, odolává elektromagnetickému rušení motorů a svařovacích zařízení.

V divadlech a představeních se sítě RS-485 používají k ovládání osvětlení a dalších systémů pomocí DMX512 protokol. RS-485 slouží jako fyzická vrstva pro AES3 digitální audio propojení.

RS-485 se také používá v automatizace budov protože jednoduché zapojení sběrnice a dlouhá délka kabelu je ideální pro připojení vzdálených zařízení. Může být použit k ovládání video monitorovacích systémů nebo k propojení bezpečnostních řídicích panelů a zařízení, jako jsou čtečky karet řízení přístupu.

Používá se také v Digitální ovládání příkazů (DCC) pro modelové železnice. Externí rozhraní k velitelské stanici DCC je často používáno ručními ovladači RS-485[12] nebo pro ovládání rozložení v síťovém prostředí PC. Modulární konektory 8P8C jsou v tomto případě použity.[13]

Protokoly

RS-485 nedefinuje a komunikační protokol; pouze elektrické rozhraní. Ačkoli mnoho aplikací používá úrovně signálu RS-485, rychlost, formát a protokol datového přenosu nejsou specifikovány RS-485. Interoperabilita dokonce podobných zařízení od různých výrobců není zajištěna pouze dodržováním úrovní signálu.

Signály

3vodičové připojení RS-485
Stavy signálu RS-485
SignálMark (logika 1)Mezera (logika 0)
ANízkýVysoký
BVysokýNízký

Rozdílová linka RS-485 se skládá ze dvou signálů:

  • A, což je nízké pro logiku 1 a vysoké pro logiku 0 a,
  • B, což je vysoké pro logiku 1 a nízké pro logiku 0.

Protože podmínka značky (logika 1) je tradičně reprezentována (např. V RS-232) záporným napětím a prostor (logika 0) je reprezentována kladnou, lze A považovat za neinvertující signál a B jako invertující. Standard RS-485 uvádí (parafrázováno):[14]

  • Pro stav vypnuto, označit nebo logicky 1 je terminál A řidiče záporný vzhledem k terminálu B.
  • Pro stav zapnuto, vesmírně nebo logicky 0 je terminál A řidiče kladný vzhledem k terminálu B.[b]

Pravdivé tabulky nejpopulárnějších zařízení, počínaje SN75176, ukazují invertované výstupní signály. To je v souladu s pojmenováním A / B používaným nesprávně většinou výrobců diferenciálních transceiverů, včetně:

  • Intersil, jak je vidět v jejich datovém listu pro transceiver ISL4489[15]
  • Maxim, jak je vidět v jejich datovém listu pro vysílač / přijímač MAX483[16]
  • Lineární technologie, jak je vidět v jejich datovém listu pro LTC2850, LTC2851, LTC2852[17]
  • Analogová zařízení, jak je vidět v jejich datovém listu pro ADM3483, ADM3485, ADM3488, ADM3490, ADM3491[18]
  • FTDI, jak je vidět v jejich datovém listu pro USB-RS485-WE-1800-BT[19]

Tito výrobci jsou všichni nesprávní (ale konzistentní) a jejich praxe je široce používána. Problém také existuje v aplikacích programovatelných logických řadičů.[C] Při používání pojmenování A / B je třeba postupovat opatrně. Alternativní nomenklatura se často používá, aby nedocházelo k nejasnostem ohledně pojmenování A / B:

  • TX + / RX + nebo D + jako alternativa pro B (vysoké pro značku, tj. Nečinnost)
  • TX− / RX− nebo D− jako alternativa pro A (nízká pro značku, tj. Nečinnost)

Navíc k A a B připojení, může být k dispozici volitelné třetí připojení (standard TIA pro správnou funkci vyžaduje přítomnost společné zpětné cesty mezi všemi důvody obvodu podél vyvážené linky)[28] volala SC, G nebo odkaz, společná referenční zem signálu, na kterou přijímač měří napětí A a B. Toto připojení lze použít k omezení signál v běžném režimu na které lze zapůsobit na vstupech přijímače. Povolené napětí v běžném režimu je v rozsahu −7V až + 12V, tj. ± 7V nad rozsahem signálu 0-5V. Nedodržení tohoto rozsahu bude mít za následek přinejlepším poškození signálu a v nejhorším případě poškození připojených zařízení.

Je třeba dbát na to, aby připojení SC, zejména při dlouhých kabelových vedeních, nevedlo k pokusu o připojení různých důvodů dohromady - je rozumné přidat nějaké omezení proudu k připojení SC. Pozemky mezi budovami se mohou lišit o malé napětí, ale s velmi nízkou impedancí, a tudíž s možností katastrofických proudů - dost na roztavení signálních kabelů, stop PCB a transceiverových zařízení.

RS-485 neurčuje žádný konektor ani pinout. Obvody mohou být ukončeny dne šroubové svorky, D-subminiatura konektory nebo jiné typy konektorů.

Norma nepojednává o stínění kabelů, ale uvádí některá doporučení ohledně preferovaných metod vzájemného propojení referenčních signálů a důvodů případu zařízení.

Příklad křivky

Níže uvedený diagram ukazuje potenciály pinů A (modrý) a B (červený) linky RS-485 během přenosu jednoho bajtu (0xD3, nejméně významný bit první) dat pomocí asynchronní start-stop metoda.

Signál zobrazený modře, B červeně

Viz také

Poznámky

  1. ^ Za určitých podmínek lze použít až přenos dat rychlost 64 Mbit / s.[1]
  2. ^ V tomto prohlášení je zjevný překlep, protože oba státy ve standardu jsou označeny binární 1. Na následujícím obrázku je zřejmé, že vypnutý stav odpovídá binárnímu 1 a on odpovídá binárnímu 0.
  3. ^ S Modbus, BACnet a Profibus, A / B označení odkazuje A jako negativní zelená drát a B jako pozitivní červená vodič, v definici konektoru D-sub a kruhového konektoru M12, jak je vidět v průvodcích Profibus.[20][21] Pokud standard vylučuje logické funkce generátoru nebo přijímače,[22] dávalo by to smysl A (zelená, negativní) je vyšší než B (červená, pozitivní). To však odporuje skutečnostem, že jsou nečinné označit stav je logický jeden a polarizace zakončení B při vyšším napětí v pokynech Profibus.[23] Tento takzvaný problém „otravné polarity“ [24] vyvolalo zmatek, který přiměl autory přemýšlet A invertuje v rámci samotného standardu TIA-485-A [25] a radí vyměnit, co je A a B v ovladačích a označování linek, jak je možné číst v části bulletinu aplikace: „Aspekt návrhu č. 3: Někdy Bus Node A Opravdu není uzel sběrnice A".[26] Nyní je společným návrhovým rozhodnutím provést tuto inverzi, která zahrnuje následující řetězec polarity: UART /MCU nečinnost → TTL / CMOS = + 5V → linka B napětí> Linka A napětí, z čehož vyplývá A, zelený vodič, je skutečně připojen k ovladači převrácení signál, jak je vidět v bílé knize.[27]

Reference

  1. ^ http://www.ti.com/lit/sg/slyt484a/slyt484a.pdf
  2. ^ „Jak daleko a jak rychle se můžete dostat s RS-485? - Poznámka k aplikaci - Maxim“. www.maximintegrated.com.
  3. ^ Soltero, Manny; Zhang, Jing; Cockril, Chris; Zhang, Kevin; Kinnaird, Clark; Kugelstadt, Thomas (květen 2010) [2002]. Přehled standardů RS-422 a RS-485 a konfigurace systému, aplikační zpráva (pdf). Texas Instruments (Technická zpráva). SLLA070D.
  4. ^ Asociace elektronického průmyslu (1983). Elektrické vlastnosti generátorů a přijímačů pro použití v symetrických vícebodových systémech. Standard EIA RS-485. OCLC  10728525.[stránka potřebná ]
  5. ^ „Poznámka k aplikaci 847 FAILSAFE Biasing na diferenciální autobusy“ (PDF). Texas Instruments. 2011.
  6. ^ „Trim-the-fat-off-RS-485-designy“. EE Times. 2000.
  7. ^ „EIA Standard RS 485 Electric Characteristics of Generator and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems“, reprodukováno v „Data Communications Standards LibraryÈ, Telebyte Technology Inc., Greenlawn, New York 1985.
  8. ^ RS-485 PŘIPOJENÍ FAQ, Advantech B + B SmartWorx, vyvoláno 2019-03-08
  9. ^ Jaký je rozdíl mezi komunikací RS422 a RS485?, Brainboxes LLC, vyvoláno 2019-03-08
  10. ^ TSB-89A, Aplikační pokyny pro TIA / EIA-485-A (PDF), vyvoláno 2019-04-06
  11. ^ „Přehled průmyslové místní sítě DH-485“. Rockwell Automation. Archivovány od originál dne 10.03.2012. Citováno 10. září 2010.
  12. ^ lenzusa.com, XpressNET FAQ, zpřístupněno 26. července 2015[mrtvý odkaz ]
  13. ^ bidib.org „BiDiBus, vysokorychlostní autobus pro modelové železnice“, zpřístupněno 26. července 2015.
  14. ^ „Konvence polarity“ (PDF). Texas Instruments. 2003.
  15. ^ „Datový list FN6074.3: ± 15 kV ESD chráněný, zátěž 1/8 jednotky, 5 V, nízký výkon, omezená vysoká rychlost a rychlost, plný duplex, vysílače / přijímače RS-485 / RS-422“ (PDF). Intersil Corporation. 28. dubna 2006. Archivovány od originál (PDF) dne 2004-12-04.
  16. ^ „Datový list 19-0122 - MAX481 / MAX483 / MAX485 / MAX487 – MAX491 / MAX1487: Vysílače a přijímače RS-485 / RS-422 s nízkým příkonem a nízkou rychlostí“ (PDF). Maxim Integrated. Září 2009.
  17. ^ „Vysílače a přijímače LTC2850 / LTC2851 / LTC2852 3,3 V 20 Mb / s RS485 / RS422“ (PDF). Linear Technology Corporation. 2007. Archivovány od originál (PDF) dne 02.03.2011.
  18. ^ „ADM3483 / ADM3485 / ADM3488 / ADM3490 / ADM3491 (rev. E)“ (PDF). Analog Devices, Inc. 22. listopadu 2011.
  19. ^ „Datový list kabelu USB na RS485 sériového převodníku“ (PDF). Future Technology Devices International Ltd.. 27. května 2010.
  20. ^ „Směrnice o propojení Profibus (PDF)“. 1.4. P International. Ledna 2007. str. 7.
  21. ^ „Síťová příručka SIMATIC NET Profibus (PDF)“ (PDF). Siemens. Dubna 2009. str. 157.
  22. ^ „Technická příručka RS-485, část TIA-485“. Wikibooks.
  23. ^ „Směrnice o propojení Profibus (PDF)“. 1.4. P International. Ledna 2007. str. 8.
  24. ^ „Technická příručka RS-485, ta otravná polarita“. Wikibooks.
  25. ^ „Problémy s polaritou RS485“. Chipkins Automation Systems.
  26. ^ „Bulletin aplikací AB-19, Soulad s Profibus: Průvodce designem hardwaru“ (PDF). NVE Corporation. 2010.
  27. ^ „Bílá kniha: Polarita pro signály diferenciálního páru“. Advantech B + B SmartWorx.
  28. ^ ANSI / TIA / EIA-485-A, strana 15, A.4.1

externí odkazy