RS -485 - RS-485

TIA-485-A (revize EIA-485)
Standard ANSI/TIA/EIA-485-A-1998
Schváleno: 3. března 1998
Znovu potvrzeno: 7. prosince 2012
Fyzická média Vyvážený propojovací kabel
Topologie sítě Point-to-point , multi-drop , multi-point
Maximální počet zařízení Minimálně 32 jednotkových nákladů
Maximální vzdálenost Nespecifikováno
Provozní režim Různé úrovně přijímače:
binární 1 (OFF)
(Voa – Vob <−200 mV)
binární 0 (ON)
(Voa – Vob> +200 mV)
Dostupné signály A, B, C.
Typy konektorů Nespecifikováno

RS-485 , také známý jako TIA-485 (-A) nebo EIA-485 , je standard definující elektrické charakteristiky ovladačů a přijímačů pro použití v sériových komunikačních systémech. Elektrická signalizace je vyvážená a jsou podporovány vícebodové systémy. Normu společně vydávají Telecommunications Industry Association a Electronic Industries Alliance (TIA/EIA). Digitální komunikační sítě implementující standard lze efektivně využívat na dlouhé vzdálenosti a v elektricky hlučném prostředí . K takové síti může být připojeno více přijímačů v lineární sběrnici multidrop . Díky těmto vlastnostem je RS-485 užitečný v průmyslových řídicích systémech a podobných aplikacích.

Přehled

RS-485 podporuje levné místní sítě a komunikační linky multidrop se stejnou diferenciální signalizací přes kroucenou dvojlinku jako RS-422 . Obecně se uznává, že RS-485 lze použít s datovými rychlostmi až 10  Mbit/s nebo při nižších rychlostech až do vzdálenosti 1 200 m (4 000 stop). Obecně platí , že rychlost v bitech/s vynásobená délkou v metrech by neměla překročit 108 . Tak 50 metrů kabelu by neměla signalizovat vyšší než 2 Mbit / s .

Na rozdíl od RS-422, který má obvod ovladače, který nelze vypnout, používají ovladače RS-485 třístavovou logiku, která umožňuje deaktivaci jednotlivých vysílačů. To umožňuje RS-485 implementovat lineární topologii sběrnice pomocí pouze dvou vodičů. Zařízení umístěná podél sady vodičů RS-485 se zaměnitelně nazývají uzly, stanice nebo zařízení. Doporučené uspořádání vodičů je jako propojená řada uzlů typu point-to-point (multidropped), tj. Linka nebo sběrnice , nikoli hvězda , prsten nebo mnohonásobně propojená síť. Topologie hvězd a prstenů se nedoporučuje kvůli odrazům signálu nebo příliš nízké nebo vysoké zakončovací impedanci. Pokud je konfigurace hvězdy nevyhnutelná, jsou k dispozici speciální opakovače RS-485, které obousměrně naslouchají datům v každém rozsahu a poté je znovu vysílají na všechna ostatní pole.

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

V ideálním případě budou mít dva konce kabelu zakončovací odpor připojený přes dva vodiče. Bez zakončovacích odporů mohou odrazy signálu od neukončeného konce kabelu způsobit poškození dat. Zakončovací odpory také snižují citlivost elektrického šumu díky nižší impedanci . Hodnota každého zakončovacího odporu by se měla rovnat impedanci charakteristické pro kabel (typicky 120 ohmů pro kroucené páry). Ukončení také zahrnuje odpory vytahovací a stahovací, aby se zajistilo zkreslení bezpečné pro každý datový vodič v případě, že linky nejsou poháněny žádným zařízením. Tímto způsobem budou linky předpnuty na známá napětí a uzly nebudou interpretovat šum z linek bez proudu jako skutečná data; bez předpínacích odporů se datové linky vznášejí takovým způsobem, že citlivost na elektrický šum je největší, když jsou všechny stanice zařízení tiché nebo bez napájení.

Standard

EIA kdysi označila všechny své standardy předponou „RS“ ( doporučená norma ), ale EIA-TIA oficiálně nahradila „RS“ výrazem „EIA/TIA“, aby pomohla identifikovat původ svých norem. EIA se oficiálně rozpadla a standard nyní udržuje TIA jako TIA-485, ale inženýři a průvodci aplikacemi nadále používají označení RS-485. Počáteční vydání EIA RS-485 bylo z dubna 1983.

RS-485 specifikuje pouze elektrické charakteristiky generátoru a přijímače: fyzická vrstva . Neurčuje ani nedoporučuje žádný komunikační protokol ; Jiné standardy definují protokoly pro komunikaci přes linku RS-485. Předmluva ke standardu odkazuje na bulletin Telecommunications Systems Bulletin TSB-89, který obsahuje aplikační pokyny, včetně rychlosti datové signalizace vs. délky kabelu, délky pahýlu a konfigurací.

Část 4 definuje elektrické charakteristiky generátoru (vysílače nebo ovladače), přijímače, vysílače a přijímače a systému. Mezi tyto charakteristiky patří: definice jednotkového zatížení, rozsahy napětí, napětí naprázdno, prahové hodnoty a přechodová tolerance. Rovněž definuje tři body rozhraní generátoru (signální linky); 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 vzhledem k B záporné, je stav binární 1. Obrácená polarita (A +, B -) je binární 0. Standard dvěma stavům nepřiřazuje žádnou logickou funkci.

Plně duplexní provoz

RS-485, stejně jako RS-422, lze vyrobit plně duplexně pomocí čtyř vodičů. Protože je RS-485 vícebodová specifikace, není to v mnoha případech nutné ani žádoucí. RS-485 a RS-422 mohou spolupracovat s určitými omezeními.

Převaděče, opakovače a hvězdicová topologie

K dispozici jsou převodníky mezi RS-485 a RS-232, které umožňují komunikaci osobního počítače se vzdálenými zařízeními. Použitím opakovačů lze vytvořit velmi velké sítě RS-485. TSB-89A, aplikační směrnice pro TIA/EIA-485-A nedoporučuje používat hvězdicovou topologii.

Aplikace

Signály RS-485 se používají v celé řadě počítačových a automatizačních systémů. V počítačovém systému mohou SCSI -2 a SCSI -3 používat tuto specifikaci k implementaci fyzické vrstvy pro přenos dat mezi řadičem a diskovou jednotkou. RS-485 se používá pro nízkorychlostní datovou komunikaci v autobusech vozidel kabin komerčních letadel . Vyžaduje minimální kabeláž a může sdílet vedení mezi několika sedadly, což snižuje hmotnost.

Používají se v programovatelných logických řadičích a v továrních podnicích. RS-485 se používá jako fyzická vrstva, která je základem mnoha standardních a patentovaných automatizačních protokolů používaných k implementaci průmyslových řídicích systémů , včetně nejběžnějších verzí Modbus a Profibus . DH 485 je proprietární komunikační protokol používaný společnostíAllen-Bradleyv řadě průmyslových řídicích jednotek. S využitím řady vyhrazených zařízení rozhraní umožňuje komunikaci počítačů a průmyslových ovladačů. Protože je diferenciální, odolává elektromagnetickému rušení od motorů a svařovacích zařízení.

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

RS-485 se také používá v automatizaci budov, protože jednoduché zapojení sběrnice a dlouhá délka kabelu jsou ideální pro připojení vzdálených zařízení. Může být použit k ovládání systémů video monitorování nebo k propojení zabezpečovacích ústředen a zařízení, jako jsou čtečky karet pro řízení přístupu.

Používá se také v Digital Command Control (DCC) pro modelové železnice . Externí rozhraní k velitelské stanici DCC je často RS-485 používané ručními ovladači nebo k ovládání rozvržení v síťovém prostředí PC. V tomto případě se používají modulární konektory 8P8C .

Protokoly

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

Signály

3vodičové připojení RS-485
Stavy signálu RS-485
Signál Značka (logika 1) Prostor (logika 0)
A Nízký Vysoký
B Vysoký Nízký

Diferenční 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) se záporným napětím a prostor (logika 0) je reprezentován kladným, lze A považovat za neinvertující signál a B za invertující. Standard RS-485 uvádí (parafrázováno):

  • Pro stav vypnuto, značka nebo logika 1 je svorka A ovladače negativní vůči svorce B.
  • Pro stav zapnuto, mezera nebo logická 0 je svorka A ovladače kladná vzhledem k terminálu B.

Pravdivé tabulky nejpopulárnějších zařízení, počínaje SN75176, ukazují převrácené výstupní signály. To je v souladu s pojmenováním A/B, které nesprávně používá většina výrobců diferenciálních transceiverů, včetně:

  • Intersil , jak je vidět v jejich datovém listu pro transceiver ISL4489
  • Maxim , jak je vidět v jejich datovém listu pro transceiver MAX483
  • Lineární technologie , jak je vidět v jejich datovém listu pro LTC2850, LTC2851, LTC2852
  • Analog Devices , jak je vidět v jejich datovém listu pro ADM3483, ADM3485, ADM3488, ADM3490, ADM3491
  • FTDI , jak je vidět v jejich datovém listu pro USB-RS485-WE-1800-BT

Všichni tito výrobci jsou nesprávní (ale konzistentní) a jejich praxe je široce používána. Problém také existuje v aplikacích programovatelných logických řadičů. Při používání pojmenování A/B je třeba postupovat opatrně. Alternativní nomenklatura se často používá, aby se předešlo nejasnostem kolem pojmenování A/B:

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

Ovladače kompatibilní se standardem RS-485 poskytují diferenciální výstup minimálně 1,5 V přes zátěž 54 Ω, zatímco standardní kompatibilní přijímače detekují diferenciální vstup až do 200 mV. Tyto dvě hodnoty poskytují dostatečnou rezervu pro spolehlivý přenos dat i při vážné degradaci signálu přes kabel a konektory. Tato robustnost je hlavním důvodem, proč je RS-485 vhodný pro dálkové sítě v hlučném prostředí.

Kromě připojení A a B může být k dispozici volitelné, třetí připojení (norma TIA vyžaduje pro správnou funkci přítomnost společné zpáteční cesty mezi všemi uzemněními obvodu podél vyváženého vedení) nazývané SC , G nebo referenční , společný referenční zem signálu používaná přijímačem k měření napětí A a B. Toto připojení lze použít k omezení signálu ve společném režimu, který lze vtlačit na vstupy přijímače. Povolené napětí ve společném režimu je v rozsahu −7 V až +12 V, tj. ± 7 V nad rozsahem signálu 0–5 V. Nedodržení tohoto rozmezí bude mít za následek v nejlepším případě poškození signálu a v nejhorším případě poškození připojených zařízení.

Je třeba dbát na to, aby připojení SC, zejména u dlouhých kabelových tras, nevedlo k pokusu spojit různorodé důvody dohromady - je rozumné přidat nějaké omezení proudu do připojení SC. Uzemnění mezi budovami se může lišit malým napětím, ale s velmi nízkou impedancí, a tím i možností katastrofických proudů - stačí k roztavení signálních kabelů, tras PCB a transceiverových zařízení.

RS-485 neurčuje žádný konektor ani vývod. Obvody mohou být zakončeny šroubovými svorkami , miniaturními konektory D nebo jinými typy konektorů.

Tato norma nepojednává o stínění kabelů, ale uvádí některá doporučení ohledně preferovaných metod propojení signálových referenčních společných obvodů a důvodů případu vybavení.

Příklad průběhu

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

Signál zobrazený modře, B červeně

Viz také

Poznámky

Reference

externí odkazy