Какова в первую очередь концепция интерфейса RS485?
Короче говоря, это стандарт электрических характеристик, который определяется Ассоциацией телекоммуникационной индустрии и Альянсом электронной промышленности. Цифровая сеть связи, использующая этот стандарт, может эффективно передавать сигналы на большие расстояния и в средах с высоким уровнем электронного шума. RS-485 позволяет создавать недорогие локальные сети и многоветвевые каналы связи.
RS485 имеет два типа проводки: двухпроводную и четырехпроводную. Четырехпроводная система обеспечивает только двухточечную связь и сейчас используется редко. В настоящее время чаще всего используется двухпроводная система подключения.
В слаботочной технике связь RS485 обычно использует метод связи «главный-подчиненный», то есть один хост с несколькими подчиненными устройствами.
Если у вас есть глубокое понимание RS485, вы обнаружите, что внутри действительно много знаний. Поэтому мы выберем некоторые вопросы, которые мы обычно рассматриваем в слабом электричестве, чтобы каждый мог их изучить и понять.
Электрические правила RS-485
В связи с развитием RS-485 на основе RS-422 многие электрические правила RS-485 аналогичны RS-422. Если применяется балансная передача, к линии передачи необходимо подключить согласующие резисторы. RS-485 может использовать двухпроводные и четырехпроводные методы, а двухпроводная система может обеспечить настоящую многоточечную двунаправленную связь, как показано на рисунке 6.
При использовании четырехпроводного соединения, такого как RS-422, можно обеспечить только двухточечную связь, то есть может быть только одно ведущее устройство, а остальные являются ведомыми устройствами. Однако он имеет улучшения по сравнению с RS-422 и позволяет подключать к шине еще 32 устройства независимо от четырехпроводного или двухпроводного метода подключения.
Выходное синфазное напряжение RS-485 находится в диапазоне от -7 В до +12 В, а минимальное входное сопротивление приемника RS-485 составляет 12 кОм. Драйвер RS-485 можно применять в сетях RS-422. RS-485, как и RS-422, имеет максимальную дальность передачи около 1219 метров и максимальную скорость передачи 10 Мбит/с. Длина сбалансированной витой пары обратно пропорциональна скорости передачи, а указанную максимальную длину кабеля можно использовать только при скорости ниже 100 Кбит/с. Наивысшая скорость передачи может быть достигнута только на очень коротком расстоянии. Как правило, максимальная скорость передачи данных по витой паре длиной 100 метров составляет всего 1 Мбит/с. Для RS-485 требуются два согласующих резистора со значением сопротивления, равным характеристическому сопротивлению кабеля передачи. При передаче на прямоугольное расстояние нет необходимости в согласующем резисторе, который обычно не требуется на расстоянии ниже 300 метров. Согласующий резистор подключается на обоих концах шины передачи.
Ключевые моменты для установки сети RS-422 и RS-485
RS-422 может поддерживать 10 узлов, а RS-485 — 32 узла, поэтому несколько узлов образуют сеть. Топология сети обычно использует структуру шины, согласованную с терминалом, и не поддерживает сети «кольцо» или «звезда». При построении сети следует учитывать следующие моменты:
1. Используйте витую пару в качестве шины и подключите каждый узел последовательно. Длина исходящей линии от шины до каждого узла должна быть как можно короче, чтобы минимизировать влияние отраженного сигнала в исходящей линии на сигнал шины.
2. Необходимо обращать внимание на непрерывность характеристического сопротивления шины, при этом отражение сигнала будет происходить при классификации разрывов сопротивления. Следующие ситуации могут легко привести к такому разрыву: на разных участках шины используются разные кабели, или на определенном участке шины установлено слишком много трансиверов, расположенных близко друг к другу, или к шине выведены слишком длинные ответвления.
Короче говоря, в качестве шины должен быть предусмотрен один непрерывный сигнальный канал.
Как учитывать длину кабеля передачи при использовании интерфейса RS485?
Ответ: При использовании интерфейса RS485 максимальная длина кабеля, разрешенная для передачи сигнала данных от генератора к нагрузке на конкретной линии передачи, является функцией скорости сигнала данных, которая в основном ограничивается искажениями сигнала и шумом. Кривая зависимости между максимальной длиной кабеля и скоростью сигнала, показанная на следующем рисунке, получена с использованием витой пары с медным сердечником 24AWG (диаметр провода 0,51 мм) с линейной шунтирующей емкостью 52,5ПФ/м. и сопротивление нагрузки на клеммах 100 Ом.
Когда скорость сигнала данных снижается до уровня ниже 90 Кбит/с, при условии, что максимально допустимая потеря сигнала составляет 6 дБВ, длина кабеля ограничивается 1200 м. На самом деле кривая на рисунке очень консервативна, и при практическом использовании можно добиться длины кабеля большей, чем она.
При использовании кабелей с проводами разного диаметра. Максимальная длина кабеля получается разная. Например, если скорость сигнала данных составляет 600 Кбит/с и используется кабель 24AWG, из рисунка видно, что максимальная длина кабеля составляет 200 м. Если используется кабель 19AWG (диаметр провода 0,91 мм), длина кабеля может превышать 200 м; Если используется кабель 28AWG (диаметр провода 0,32 мм), длина кабеля не может превышать 200 м.
Как добиться многоточечной связи RS-485?
Ответ: Одновременно по шине RS-485 может передавать данные только один передатчик. Полудуплексный режим, только с одним главным-подчиненным. В полнодуплексном режиме ведущая станция всегда может отправлять, а ведомая станция может иметь только одну отправку. (Контролируется и DE)
При каких условиях необходимо использовать согласование терминалов для связи по интерфейсу RS-485? Как определить величину сопротивления? Как настроить согласующие резисторы?
Ответ: При передаче сигнала на большие расстояния обычно необходимо подключить согласующий резистор на приемной стороне, чтобы избежать отражения сигнала и эха. Значение сопротивления согласования клемм зависит от характеристик импеданса кабеля и не зависит от длины кабеля.
В RS-485 обычно используются соединения витой пары (экранированной или неэкранированной) с оконечным сопротивлением обычно от 100 до 140 Ом, типичное значение 120 Ом. В реальной конфигурации по одному терминальному резистору подключается к каждому из двух оконечных узлов кабеля, самому близкому и самому дальнему, тогда как узел посередине не может быть подключен к оконечному резистору, иначе возникнут ошибки связи.
Почему интерфейс RS-485 все еще выводит данные из приемника, когда связь остановлена?
Ответ: Поскольку RS-485 требует, чтобы все управляющие сигналы разрешения передачи были отключены, а разрешение приема было действительным после отправки данных, драйвер шины переходит в состояние высокого сопротивления, и приемник может отслеживать наличие новых данных связи на шине.
В это время шина находится в состоянии пассивного возбуждения (если шина имеет сопротивление согласования клемм, дифференциальный уровень линий A и B равен 0, выходной сигнал приемника неопределенен и он чувствителен к изменению дифференциального сигнала на линия AB; если нет согласования терминалов, шина находится в состоянии высокого импеданса, а выходной сигнал приемника неопределенен), поэтому он уязвим для внешних шумовых помех. Когда шумовое напряжение превышает порог входного сигнала (типичное значение ± 200 мВ), приемник выводит данные, в результате чего соответствующий UART получает неверные данные, что приводит к последующим нормальным ошибкам связи; Другая ситуация может возникнуть в момент включения/выключения управления включением передачи, в результате чего приемник выдает сигнал, что также может привести к неправильному приему UART. Решение:
1) На коммуникационной шине для ограничения шины используется метод подтягивания (линия A) на том же входном конце фазы и понижения (линия B) на противоположном входном конце фазы, гарантируя, что выходной сигнал приемника находится на уровне фиксированный уровень «1»; 2) Замените схему интерфейса на интерфейсные продукты серии MAX308x со встроенным режимом предотвращения неисправностей; 3) Устранение программными средствами, то есть добавление 2-5 начальных байтов синхронизации в пакет данных связи, только после удовлетворения заголовка синхронизации можно начать реальную передачу данных.
Затухание сигнала RS-485 в кабелях связи
Второй фактор, влияющий на передачу сигнала, — это затухание сигнала при передаче по кабелю. Кабель передачи можно рассматривать как эквивалентную цепь, состоящую из комбинации распределенной емкости, распределенной индуктивности и сопротивления.
Распределенная емкость C кабеля создается в основном двумя параллельными проводами витой пары. Сопротивление провода здесь мало влияет на сигнал и его можно игнорировать.
Влияние распределенной емкости на характеристики передачи шины RS-485
Распределенная емкость кабеля в основном создается двумя параллельными проводами витой пары. Кроме того, между проводом и землей существует еще и распределенная емкость, которая хоть и очень мала, но ее нельзя игнорировать при анализе. Влияние распределенной емкости на производительность передачи по шине в основном обусловлено передачей по шине основных сигналов, которые могут быть выражены только способами «1» и «0». В специальном байте, например 0x01, сигнал «0» обеспечивает достаточное время зарядки распределенного конденсатора. Однако при поступлении сигнала «1» из-за заряда в распределенном конденсаторе нет времени на разряд, и (Vin+) – (Vin –) – все равно больше 200мВ. Это приводит к тому, что получатель ошибочно полагает, что это «0», что в конечном итоге приводит к ошибкам проверки CRC и ошибке передачи всего кадра данных.
Из-за влияния распределения на шину возникают ошибки передачи данных, что приводит к снижению общей производительности сети. Есть два пути решения этой проблемы:
(1) Уменьшите скорость передачи данных;
(2) Используйте кабели с небольшими распределенными конденсаторами для улучшения качества линий передачи.
Следуйте CF FIBERLINK, чтобы узнать больше об опыте в области безопасности!!!
Утверждение: важно делиться высококачественным контентом со всеми. Некоторые статьи взяты из Интернета. Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, сообщите нам, и мы устраним их как можно скорее.
Время публикации: 06 июля 2023 г.