**1 **Visió general de RS-485
Igual que RS-232, RS-485 és un estàndard de comunicació sèrie. La seva designació oficial actual és TIA-485/EIA-485-A, però comunament es coneix com l'estàndard RS-485. RS-485 s'utilitza àmpliament en indústries com l'automatització industrial, l'automoció i la gestió d'edificis. Dins de la sèrie d'estàndards EIA, el protocol RS-485 es considera el més versàtil, demostrant un excel·lent rendiment en els quatre estàndards de comunicació sèrie.
El bus RS-485 supera els inconvenients de l'RS-232, és a dir, la seva curta distància de comunicació i la baixa velocitat de dades. RS-485 admet velocitats de dades de fins a 10 Mbit/s i té una distància de comunicació teòrica de fins a 1.200 metres. A diferència de la transmissió d'un sol extrem de RS-232, RS-485 utilitza transmissió diferencial mitjançant un parell de cables de parell trenat, amb un cable designat com A i l'altre com B.
**2 **Capa física RS-485
La capa física RS-485 s'encarrega de transmetre dades en brut entre dispositius i el mitjà de transmissió físic. Gestiona la conversió de senyals elèctrics a dades digitals, alhora que defineix els nivells de tensió, el temps, les taxes de dades i altres paràmetres.
① Senyals diferencials
El cablejat de llarga-distància produeix una atenuació del senyal i augmenta la probabilitat de soroll i interferències. Això es manifesta com a canvis en l'amplitud de voltatge als cables A i B. Tanmateix, l'avantatge d'utilitzar línies diferencials és que restar la diferència entre els dos senyals anul·la la interferència, permetent que un senyal normal surti. La capacitat d'un receptor diferencial d'ignorar tensions idèntiques a ambdues línies de senyal s'anomena rebuig en mode comú-.
L'estàndard especifica que la lògica 1 és de +2V a +6V, i la lògica 0 és de -6V a -2V.
RS-485 no requereix una tensió de bus específica; només considera la tensió diferencial mínima. En longituds de cable més llargues, la tensió rebuda pel receptor pot baixar a +/- 200 mV, cosa que encara és perfectament acceptable per a RS-485; aquest és un dels avantatges de l'RS-485.
Molts transceptors compleixen o fins i tot superen l'estàndard TIA/EIA-485A; en aplicacions pràctiques, però, els paràmetres especificats del dispositiu tenen prioritat. Per exemple, el llindar d'entrada negatiu mínim per a un determinat transceptor és de -200 mV.
② Definicions del senyal
Definicions de la línia de senyal RS-485
Diagrama esquemàtic dels connectors mascle i femella DB9
| DB9 | Indicador de timbre | Nom del pin |
|
1 |
CD | Detecció de portadors |
| 2 | RXD | Rebre dades |
| 3 | TXD | Transmetre dades |
| 4 | DTR | Terminal de dades a punt |
| 5 | GND | Terra del sistema |
| 6 | DSR | Dades a punt |
| 7 | RTS | Transmet la sol·licitud |
| 8 | CTS | Clear per transmetre |
| 9 | RI | Indicador de timbre |
Assignació de pins DB9
Detecció de portadora (CD) Aquest senyal de control s'utilitza quan el mòdem notifica a l'ordinador que ha detectat un senyal de portadora que l'ordinador pot utilitzar per a la transmissió de dades.
Recepció de dades (RXD) Aquesta línia s'utilitza per a la transmissió de dades entre dues fonts. Un exemple són les dades rebudes del mòdem i transmeses a l'ordinador.
Transmissió de dades (TXD) Aquesta és la línia que realment transporta les dades transmeses.
Data Terminal Ready (DTR) Aquest senyal indica que l'ordinador està preparat per transmetre dades.
Terra del sistema (GND) Fa referència a una connexió física a terra, utilitzada com a línia de base per mesurar la tensió en un circuit o com a camí comú per retornar el corrent.
Diagrama de connexió per a connectors semidúplex i full-dúplex de 25-pins RS-485
En comparació amb el senyal DTR, el senyal Data Set Ready (DSR) notifica a un ordinador o terminal que el mòdem està operatiu i capaç de rebre dades.
Per a aquest senyal, cal una tensió positiva per habilitar el senyal Ready to Send (RTS). Això indica que és possible-transmissió lliure d'interferències entre el conjunt de dades i el terminal de dades.
Després d'establir una connexió entre el terminal de dades i el mòdem, es transmet el senyal Clear to Send (CTS) per confirmar que el terminal de dades ha reconegut que la comunicació pot començar.
L'indicador de timbre (RI) serveix per avisar el mòdem que opera el conjunt de dades que s'ha detectat un senyal de baixa-freqüència. Aquest senyal només avisa el terminal de dades i no afecta la transmissió de dades entre els dispositius.
Les assignacions de pins es connecten als connectors DB9 i DB25 mitjançant 2 i 4 contactes, respectivament.
Les línies TxD+ i TxD- del connector DB25 transmeten dades, mentre que les línies RxD+ i RxD{- porten dades rebudes. Com que es tracta de senyals diferencials, es poden transmetre a distàncies més llargues.
La interfície RS-485 supera el protocol RS-232 en termes de distància de transmissió i velocitat de dades. Admet velocitats de dades de 30 a 35 Mbps a distàncies de fins a 10 metres. Es poden aconseguir velocitats de dades de 100 Kbps a distàncies de fins a 1.200 metres. RS-485 s'utilitza principalment en configuracions multipunt que aprofiten la seva interfície diferencial equilibrada.
Tal com es mostra al pinout del cable RS-485, aquesta interfície inclou tots els senyals en una configuració diferencial.
● Els senyals CTS+ i CTS-, així com els senyals RTS+ i RTS-, s'utilitzen com a senyals de control d'enllaç.
● TxD+ i TxD- s'utilitzen per a la transmissió de dades.
● RxD+ i RxD- són les línies que s'utilitzen per rebre dades.
Una configuració multipunt pot connectar fins a 32 dispositius a un únic dispositiu de control mestre. El VSAT NMS (Network Management System) n'és un exemple. En aquesta implementació, el programari que s'executa en un ordinador pot supervisar i controlar diversos subsistemes. Aquests inclouen el MUX, el mòdem, els convertidors de RF amunt/avall i altres components de xarxa. Perquè aquest tipus d'implementació funcioni correctament, calen connectors RS-485 cablejats correctament tant al PC que executa l'aplicació NMS com a tots els subsistemes connectats.
Descripció de la interfície RS485
La interfície RS485 (EIA485) ha demostrat ser extremadament robusta i, a causa de la seva topologia multi-punt, s'ha convertit en el protocol de comunicació més popular en el sector industrial. El protocol RS422 és similar al RS485, ja que tots dos utilitzen senyals diferencials per a la transmissió de dades.
Hi ha dos tipus de RS-485:
● L'RS-485 semi-dúplex té 2 pins.
● L'RS-485{0}}dúplex complet té 4 pins.
Podeu utilitzar el mode-duplex complet quan necessiteu enviar i rebre dades simultàniament. En mode semi-dúplex, només podeu enviar o rebre dades en un moment determinat.
El rang de tensió a la línia és de -7 V a +12 V.
No es requereix cap tipus de connector específic per implementar el protocol RS-485, però en la majoria dels casos s'utilitzen connectors DB9 o blocs de terminals.
Els connectors RS-485 específics poden tenir configuracions de pins diferents. Podeu determinar la configuració real a partir de la documentació proporcionada amb el dispositiu.
Connexió d'un dispositiu RS-485 amb 2 pins-Assignació de pins RS-485 semidúplex
Connexió d'un dispositiu RS-485 amb 4 pins-Assignació de pins RS-485 dúplex complet
Avui dia, molts convertidors RS-485 són compatibles amb RS-422, de manera que sovint veureu senyals etiquetats amb T/R+ i T/R- en aquests convertidors, que corresponen als A+ i B- de RS-485.
③ Topologia
RS-485 admet configuracions de dos-fills i de quatre-fils. La configuració de quatre-fills està limitada a la comunicació punt-a-i actualment s'utilitza rarament; la configuració de dos cables s'utilitza més habitualment. Aquesta configuració utilitza una topologia de bus, que permet connectar fins a 32 nodes en un sol bus.
Igual que I²C, el bus RS-485 funciona en mode mestre-esclau. Admet tant el mode esclau punt-{-punt a punt-únic com el mode esclau múltiple-, però no és compatible amb el mode multimaster.
