имя пользователя:
пароль:
зарегистрироваться
Главная Каталог Статьи Контакты прайс-лист
bannerbanner
статьи
RS-422 / RS-485 Application Guide
Источник :www.bb-europe.com
Перевод: Анастасия Кияновская, Сергей Лютенко

Рекомендации по применению интерфейсов RS422 и RS485

Глава 1: Обзор

Введение

Целью настоящего документа является описание основных элементов систем с интерфейсами RS-422 и RS-485. При проектировании информационных систем необходимо учитывать многие факторы, подробные сведения о которых и легли в основу данных рекомендаций. Поскольку для приема/передачи данных через оба интерфейса – RS-422 и RS-485 – используется симметричный дифференциальный сигнал, их целесообразно описать в одном документе. Далее термины RS-422 и RS-485 используются для обозначения стандартов EIA/TIA-422 и EIA/TIA-485.

Сигналы передачи данных

Драйверы несимметричных линий связи
RS-232 является несимметричной системой приема/передачи данных, в которой передача напряжения сигнала производится относительно общего провода - сигнальной "земли". Так, например, сигнал "передаваемые данные" (TD) с устройства DTE подается на контакт 2 разъема DB-25 относительно контакта 7 (сигнальная "земля"). Отсутствие сигнала обозначается напряжением отрицательной полярности, а активное состояние сигнала - напряжением положительной полярности относительно сигнальной земли, которые лежат в диапазоне от -5V до -15V и от +5V до +15V соответственно.
    Приемник RS-232 обычно функционирует в диапазоне напряжений от 3 до 12 и от -3 до -12 вольт, как показано на рисунке 1.1.

dwg1.1
Схема цепей RS-232

Драйверы симметричных линий связи
В симметричной системе приема/передачи дифференциальных сигналов выходное напряжение драйвера подается на пару сигнальных линий, передающих только один сигнал. На рисунке 1.2 схематически представлен драйвер двухпроводной линии и действующие в ней напряжения. Драйвер (передатчик) симметричной линии имеет выходы A и B (напряжение между которыми находится в пределах от 2 до 6 вольт), и вывод для подключения сигнальной «земли» (C). Несмотря на то, что хороший контакт с сигнальной «землей» играет важную роль при связи по двухпроводной линии, он не используется приемником для определения логического состояния последней. Кроме того, модулятор симметричной линии может иметь вход, называемый «Enable» («Включение»). Данный сигнал используется для подключения выходных контактов модулятора – A и B – к выходам его внутренней схемы. Если сигнал «Enable» находится в положении ВЫКЛ., то модулятор считается отключенным от линии связи. Наличие управляющего сигнала для модулятора RS-485 является обязательным, а для модулятора RS-422 - факультативным. Состояние, в котором драйвер отключен от линии, обычно называется третьим состоянием(tristate), в дополнение к двум известным - лог.0 и лог.1.


dwg1.2
Драйвер линии с симметричным дифференциальным выходом

Приемники симметричных линий
Дифференциальный приемник симметричной линии имеет два сигнальных входа – A и B, по комбинации сигналов на которых он и определяет логическое состояние линии связи. Кроме того, он имеет вывод сигнальной «земли» (C), необходимый для установки должного соединения. На рисунке 1.3 схематически представлен приемник симметричной линии, а также пример осцилограммы сигнала на входе приемника. Если входное дифференциальноe напряжение выше 200mV, то на сигнал на выходе приемника устанавливается в определенное логическое состояние. Если входное дифференциальное напряжение меняет знак и становится ниже –200mV, то и логическое состояние на выходе изменяется на обратное. Входные напряжения, которые должны распознаваться приемником симметричной линии, изображены на рисунке 1.3. Для обеспечения затухания сигнала в линии необходим диапазон напряжений от 200mV до 6V.


dwg1.3
Приемник линии с симметричным дифференциальным входом

Передача данных по стандарту EIA RS-422

Стандарт EIA RS-422-A, называемый «Электрические характеристики цепей цифровых интерфейсов с симметричными напряжениями», описывает характеристики цепей RS-422. На рисунке 1.4 изображена типовая схема четырехпроводного интерфейса RS-422. Обратите внимание, что в ней используются пять проводников.К каждому генератору (драйверу) может быть подключено до десяти приемников. Два сигнальных состояния линии определены следующим образом:

  • Если напряжение на выходе "A" драйвера является отрицательным по отношению к напряжению на выходе "B", то линия находится в состоянии логической единицы ("MARK" или "OFF").
  • Если напряжение на выходе "A" драйвера является положительным по отношению к напряжению на выходе "B", то линия находится в состоянии логического нуля ("SPACE" или "ON").


dwg1.4
Четырехпроводная схема с RS-422

На рисунке 1.5 изображены знаки напряжений в симметричной линии для примера с конвертером RS-232 в RS-422 в неактивном («OFF») состоянии. Кроме того, здесь показаны соотношения между выходами A и B интерфейса RS-422 и маркировкой «» и «+» , используемой на многих видах оборудования. Выход A эквивалентен обозначению «–», а B - обозначению «+». Точно такое же соотношение распространяется на системы на базе интерфейса RS-485. RS-422 выдерживает синфазное напряжение (Vcm) ±7 вольт. Синфазное напряжение определяется как среднее напряжение на выходах A и B относительно сигнальной "земли".


dwg1.5
Назначение выходов A и B устройства RS-422 и маркировка + / –

Передача данных по стандарту EIA RS-485

Стандарт RS-485 позволяет совместно использовать одну симметричную линию связи в многоточечной сети. Интерфейс RS-485 допускает подключение к многоточечной сети до 32 пар драйверов/приемников. Характеристики последних во многом повторяют стандарт RS-422. Диапазон синфазных напряжений Vcm, выдерживаемых приемопередатчиком, увеличен и составляет от +12 до -7В. В силу того, что драйвер может быть отключен от линии (т.е. переведен третье логическое состояние), он должен выдерживать этот диапазон синфазных напряжений и в отключенном состоянии. Некоторые драйверы RS-422, даже имеющие функцию отключения, не могут выдержать полный диапазон синфазных напряжений от 12 до -7 вольт.

На рисунке 1.6 изображена стандартная двухпроводная многоточечная сеть. Обратите внимание, что к линии связи дополнительно подключены согласующие элементы (termination resistors), расположенные в крайних точках, но не в точках промежуточных подключений. Согласующие элементы следует использовать только при высоких скоростях приема/передачи на линиях большой протяженности. Вопросы, касающиеся согласования линий, более подробно раскрываются во второй главе данного документа. В системе RS-485 также рекомендуется использовать линию сигнальной "земли" для поддержания синфазного напряжения, поступающего к приемникам, в диапазоне от -7 до 12В. Подробнее принципы заземления описаны в третьей главе данных рекомендаций.


dwg1.6
Типовая схема двухпроводной многоточечной сети RS-485

Сеть RS-485 может также быть реализована и в четырехпроводном варианте, как показано на рисунке 1.7. Обратите внимание, что при этом прием/передача осуществляются по четырем сигнальным проводникам, в дополнение к которым также используется линия сигнальной земли. Один из узлов четырехпроводной сети должен назначаться ведущим, а все остальные - ведомыми. Сеть настраивается таким образом, что данные от ведущего узла поступают на все ведомые, каждый из которых, в свою очередь, посылает данные только на ведущий узел. Такая сеть имеет ряд преимуществ для оборудования, на котором используются несколько протоколов связи. Поскольку ведомые узлы не распознают отклики друг друга, посылаемые ведущему узлу, некорректный обмен данными между ними исключается.


dwg1.7
Типовая схема четырехпроводной многоточечной сети RS-485

Управление "третьим" состоянием устройства RS-485 с помощью сигнала запроса передачи (RTS)

Как было указано выше, драйверы в системе RS-485 должны поддерживать возможность отключения от линии связи, если тот или иной узел не осуществляет передачу. В конверторе RS-232 в RS-485 или на плате последовательных портов RS-485 включение/отключение драйвера может быть реализовано с помощью управляющего сигнала RTS, поступающего с асинхронного последовательного порта. Сигнал RTS подается на вывод управления («Enable») драйвера RS-485 таким образом, чтобы последний включался высоким уровнем этого сигнала (логическая 1). Переход линии RTS в состояние низкого уровня (логический 0) переводит передатчик в третье состояние, т.е. фактически отключает его от шины, позволяя другим узлам осуществлять передачу данных по той же паре проводов. На рисунке 1.8 изображена временная диаграмма работы стандартного конвертора RS-232 в RS-485. По изображенным формам сигнала можно определить, что происходит, если импульс VRTS (напряжения сигнала RTS) короче, чем серия импульсов VSD (напряжения сигнала SD - send data). Подобная ситуация не относится к разряду нормальных и приведена здесь для наглядного представления ситуации с искажением сигнала данных. При использовании управляющего сигнала RTS, необходимо обеспечить установку линии RTS в состояние высокого уровня до начала передачи данных. Кроме того, эта линия должна быть переведена в состояние низкого уровня после того, как был передан последний бит данных. Правильное соотношение временных характеристик сигналов оьеспечивается программным обеспечением, контролирующим работу последовательного порта, а не самим конвертором. Если сеть RS-485 реализована по двухпроводной многоточечной топологии, то приемник в каждом узле будет соединен с шиной (см. рисунок 1.6). Часто приемники настраиваются на получение эхо-сигнала собственной передачи данных. Такие настройки могут быть хороши в одних системах, но нежелательны в других. Параметры функции «Enable» приемопередатчика должны быть описаны в технической спецификации конвертора.


dwg1.8
Диаграмма работы конвертера RS-232 в RS-485 с управляющим сигналом RTS для управления направлением передачи по RS-485

  • Примечание 1 - Напряжение здесь определяется другими устройствами, подключенными к линии.
  • Примечание 2 - Значения амплитуды напряжений являются приблизительными.

Управление устройством RS-485 по сигналу передаваемых данных (Send Data)

Многие из конверторов RS-232 в RS-485 и последовательных портов RS-485 используют для активации драйвера RS-485 сигнал передаваемых данных. На рисунке 1.9 приведена временная диаграмма сигналов, с помощью которых осуществляется управление конвертором этого типа. Необходимо отметить, что линия передаваемых данных "отключается" через установленный период времени после передачи последнего бита, обычно равный длине одного символа. Если интервал слишком короток, то часть данных, относящихся к каждому передаваемому символу, могжет быть потеряна. Если же интервал слишком велик, система может попытаться произвести переключение режима связи с передачи на прием, прежде чем узел (с конвертором данного типа) окажется готов к приему. При этом в начале отклика будет потеряна часть символа (или даже целые символы).


dwg1.9
Рисунок 1.9 - Диаграмма работы таймера конвертора RS-232 в RS-485 с управляющим сигналом "Send Data" (SD) для приемопередатчика RS-485

  • Примечание 1 - Напряжение здесь определяется другими устройствами, подключенными к линии.
  • Примечание 2 - Изображенные временные интервалы определяются компонентами времязадающей цепи. Начало интервала задается фронтом каждого бита данных.
  • Примечание 3 - Значения амплитуды напряжений являются приблизительными.

 
| главная | каталог | статьи | конттакты | прайс-лист |
..:: KAZUS.RU ::.. - 720 000 даташитов + поиск по складам поставщиков   eFind.ru - Система моментального поиска электронных компонентов непосредственно на on-line складах поставщиков Схемы и обзоры по электронике