**1 **Přehled RS-485
Stejně jako RS-232 je RS-485 sériový komunikační standard. Jeho současné oficiální označení je TIA-485/EIA-485-A, běžně se však označuje jako standard RS-485. RS-485 je široce používán v průmyslových odvětvích, jako je průmyslová automatizace, automobilový průmysl a správa budov. V rámci řady standardů EIA je protokol RS-485 považován za nejuniverzálnější a vykazuje vynikající výkon napříč všemi čtyřmi standardy sériové komunikace.
Sběrnice RS-485 překonává nedostatky RS-232 – totiž krátkou komunikační vzdálenost a nízkou přenosovou rychlost. RS-485 podporuje datové rychlosti až 10 Mbit/s a má teoretickou komunikační vzdálenost až 1200 metrů. Na rozdíl od jednokoncového přenosu RS-232, RS-485 používá diferenciální přenos prostřednictvím páru kroucených párů vodičů, přičemž jeden vodič je označen jako A a druhý jako B.
**2 **Fyzická vrstva RS-485
Fyzická vrstva RS-485 je zodpovědná za přenos nezpracovaných dat mezi zařízeními a fyzickým přenosovým médiem. Zvládá konverzi elektrických signálů na digitální data a zároveň definuje úrovně napětí, časování, datové rychlosti a další parametry.
① Diferenční signály
Dálkové-kabely mají za následek útlum signálu a zvyšují pravděpodobnost šumu a rušení. To se projevuje změnami amplitudy napětí na kabelech A a B. Výhodou použití diferenciálních vedení je však to, že odečtením rozdílu mezi dvěma signály se rušení vyruší a umožní výstup normálního signálu. Schopnost diferenciálního přijímače ignorovat identická napětí na obou signálových vedeních se nazývá potlačení společného-režimu.
Norma uvádí, že logická 1 je +2V až +6V a logická 0 je -6V až -2V.
RS-485 nevyžaduje specifické napětí sběrnice; bere v úvahu pouze minimální rozdílové napětí. Při delších délkách kabelu může napětí přijímané přijímačem klesnout na +/- 200 mV, což je pro RS-485 stále naprosto přijatelné – to je jedna z výhod RS-485.
Mnoho transceiverů splňuje nebo dokonce překračuje standard TIA/EIA-485A; v praktických aplikacích však mají přednost specifikované parametry zařízení. Například minimální záporný vstupní práh pro určitý transceiver je -200 mV.
② Definice signálů
Definice signálové linky RS-485
Schématický diagram konektorů DB9 samec a samice
| DB9 | Prstencový indikátor | Název PIN |
|
1 |
CD | Detekce dopravce |
| 2 | RXD | Příjem dat |
| 3 | TXD | Přenášet data |
| 4 | DTR | Datový terminál připraven |
| 5 | GND | Systém Ground |
| 6 | DSR | Data připravena |
| 7 | RTS | Požadavek na přenos |
| 8 | CTS | Clear to Transmit |
| 9 | RI | Prstencový indikátor |
Přiřazení pinů DB9
Carrier Detect (CD) Tento řídicí signál se používá, když modem oznámí počítači, že zjistil nosný signál, který může počítač použít pro přenos dat.
Receive Data (RXD) Tato linka se používá pro přenos dat mezi dvěma zdroji. Příkladem jsou data přijatá z modemu a přenesená do počítače.
Přenos dat (TXD) Toto je linka, která skutečně přenáší přenášená data.
Data Terminal Ready (DTR) Tento signál znamená, že počítač je připraven k přenosu dat.
System Ground (GND) Označuje fyzické spojení se zemí, které se používá jako základní čára pro měření napětí v obvodu nebo jako společná cesta pro zpětný proud.
Pinout diagram pro 25-pin RS-485 Half-Duplex a Full-Duplex konektory
Ve srovnání se signálem DTR signalizuje signál Data Set Ready (DSR) počítač nebo terminál, že je modem funkční a schopný přijímat data.
Pro tento signál je nutné kladné napětí pro aktivaci signálu Ready to Send (RTS). To znamená, že mezi datovou sadou a datovým terminálem je možný přenos- bez rušení.
Po navázání spojení mezi datovým terminálem a modemem je vysílán signál Clear to Send (CTS), který potvrzuje, že datový terminál potvrdil, že komunikace může začít.
Ring Indicator (RI) slouží k upozornění modemu obsluhujícího datovou sadu, že byl detekován nízkofrekvenční signál. Tento signál pouze varuje datový terminál a neovlivňuje přenos dat mezi zařízeními.
Přiřazení pinů se připojuje ke konektorům DB9 a DB25 prostřednictvím 2 a 4 kontaktů.
Linky TxD+ a TxD- na konektoru DB25 přenášejí data, zatímco linky RxD+ a RxD- přenášejí přijímaná data. Protože se jedná o rozdílové signály, mohou být přenášeny na delší vzdálenosti.
Rozhraní RS-485 překonává protokol RS-232 z hlediska přenosové vzdálenosti a rychlosti přenosu dat. Podporuje datové rychlosti 30–35 Mbps na vzdálenost až 10 metrů. Přenosové rychlosti 100 kbps lze dosáhnout na vzdálenost až 1 200 metrů. RS-485 se primárně používá ve vícebodových konfiguracích, které využívají jeho vyváženého diferenciálního rozhraní.
Jak je znázorněno na konektoru kabelu RS-485, toto rozhraní obsahuje všechny signály v diferenciální konfiguraci.
● Signály CTS+ a CTS- a také signály RTS+ a RTS- se používají jako řídicí signály handshakingu.
● TxD+ a TxD- se používají pro přenos dat.
● RxD+ a RxD- jsou linky používané pro příjem dat.
Vícebodová konfigurace může připojit až 32 zařízení k jednomu hlavnímu řídicímu zařízení. VSAT NMS (Network Management System) je jedním takovým příkladem. V této implementaci může software běžící na PC monitorovat a řídit různé subsystémy. Patří mezi ně MUX, modem, RF up/down konvertory a další síťové komponenty. Aby tento typ implementace správně fungoval, jsou vyžadovány správně zapojené konektory RS-485 jak na PC s aplikací NMS, tak na všech připojených podsystémech.
Popis rozhraní RS485
Rozhraní RS485 (EIA485) se ukázalo jako extrémně robustní a díky své více{2}}bodové topologii se stalo nejoblíbenějším komunikačním protokolem v průmyslovém sektoru. Protokol RS422 je podobný protokolu RS485 v tom, že oba používají pro přenos dat rozdílové signály.
Existují dva typy RS-485:
● Polo{0}}duplexní RS-485 má 2 kolíky.
● Plně -duplexní RS-485 má 4 kolíky.
Plně{0}}duplexní režim můžete použít, když potřebujete současně odesílat a přijímat data. V polovičním-duplexním režimu můžete v daný okamžik pouze odesílat nebo přijímat data.
Rozsah napětí na lince je -7 V až +12 V.
Pro implementaci protokolu RS-485 není vyžadován žádný konkrétní typ konektoru, ale ve většině případů se používají konektory DB9 nebo svorkovnice.
Konkrétní konektory RS-485 mohou mít různé konfigurace pinů. Skutečnou konfiguraci můžete určit na základě dokumentace dodané se zařízením.
Připojení zařízení RS-485 se 2 kolíky-Half-duplex RS-485 alokace kolíků
Připojení zařízení RS-485 se 4 kolíky-Plně duplexní přidělení kolíků RS-485
Mnoho dnešních převodníků RS-485 je kompatibilních s RS-422, takže na těchto převodnících často uvidíte signály označené T/R+ a T/R-, které odpovídají RS-485 A+ a B-.
③ Topologie
RS-485 podporuje dvou- i čtyř{4}}vodičové konfigurace. Konfigurace čtyř-drátů je omezena na komunikaci typu point-to-point a dnes se používá jen zřídka; častěji se používá dvouvodičová konfigurace. Tato konfigurace využívá topologii sběrnice, která umožňuje připojení až 32 uzlů na jednu sběrnici.
Stejně jako I²C i sběrnice RS-485 funguje v režimu master-slave. Podporuje jak režim point{4}}to{5}}point single-slave, tak multi-slave režim, ale nepodporuje režim multi-master.
