RS-485 - Activicsoft

RS-485 (англ. Recommended Standard 485) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Название стандарта: ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».

Стандарт приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей, широко используемых в промышленной автоматизации.

Стандарт RS-485 совместно разработан двумя ассоциациями: Ассоциацией электронной промышленности (EIA — Electronic Industries Association) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA — Telecommunications Industry Association). Ранее EIA маркировала все свои стандарты префиксом «RS» (англ. Recommended Standard — Рекомендованный стандарт). Многие инженеры продолжают использовать это обозначение, однако EIA/TIA официально заменил «RS» на «EIA/TIA» с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов.

Широко распространены преобразователи RS-232 – токовая петля и rs-485 – токовая петля.

Технические характеристики интерфейса RS-485

В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом.

Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.

Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса. Стандарт RS-485 не оговаривает:

параметры качества сигнала (допустимый уровень искажений, отражения в длинных линиях);
типы соединителей и кабелей;
гальваническую развязку линии связи;
протокол обмена.

Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485

Поддерживаются до 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети.
Максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров.
В один момент активным может быть только один передатчик.
Максимальное количество узлов в сети — 256 с учётом магистральных усилителей.
Соотношения скорость обмена/длина линии связи:
- 62,5 кбит/с 1200 м (одна витая пара),
- 375 кбит/с 500 м (одна витая пара),
- 500 кбит/с,
- 1000 кбит/с,
- 2400 кбит/с 100 м (две витых пары),
- 10 000 кбит/с 10 м.

Тип приёмопередатчиков — дифференциальный, потенциальный. Изменение входных и выходных напряжений на линиях A и B: Ua (Ub) от −7 В до −12 В (+7 В до +12 В).

Требования, предъявляемые к выходному каскаду:

выходной каскад представляет собой источник напряжения с малым выходным сопротивлением, |Uвых|=1,5:5,0 В (не <1,5 В и не >6,0 В);
состояние логической «1»: Ua < Ub (гистерезис 200 мВ) — MARK, OFF;
состояние логического «0»: Ua > Ub (гистерезис 200 мВ) — SPACE, ON (производители микросхем — драйверов, часто выбирают намного меньшие значения, гистерезис от 10 мВ);
выходной каскад должен выдерживать режим короткого замыкания, иметь максимальный выходной ток 250 мА, скорость нарастания выходного сигнала 1,2 В/мкс и схему ограничения выходной мощности.

Требования, предъявляемые к входному каскаду:

входной каскад представляет собой дифференциальный вход с высоким входным сопротивлением и пороговой характеристикой от −200 мВ до +200 мВ;
допустимый диапазон входных напряжений Uag (Ubg) относительно земли (GND) от −7 В до +12 В;
входной сигнал представлен дифференциальным напряжением (Ui +0,2 В и более);
уровни состояния приёмника входного каскада — см. состояния передатчика выходного каскада.

Сигналы

Стандарт определяет следующие линии для передачи сигнала:

A — неинвертирующая
B — инвертирующая
C — необязательная общая линия (ноль)

Согласно стандарту:

V_A > V_B соответствует логическому «0» и называется «активным» (ON) состоянием шины;
V_A < V_B соответствует логической «1» и называется «неактивным» (OFF) состоянием шины.

Таким образом, при описании состояний шины используется инверсная логика. При этом логика однополярных сигналов на входе передатчика и выходе приёмника стандартом не определяется.

Несмотря на недвусмысленное определение, иногда возникает путаница по поводу того, какие обозначения («A» или «B») следует использовать для инвертирующей и неинвертирующей линии. Для того, чтобы избежать этой путаницы, часто используются альтернативные обозначения, например: «+»/«-» или «D+»/«D-».

Большинство производителей придерживается стандарта и использует обозначение «A» для неинвертирующей линии. То есть, высокий уровень сигнала на входе передатчика соответствует состоянию V_A > V_B на шине RS-485; также V_A > V_B соответствует высокому уровню сигнала на выходе приёмника.

Необходимо обратить внимание, что «неактивное» состояние линии от «активного», в контексте, обозначенном в стандарте (соотв. передача лог. 0 и 1), не отличаются электрически, помимо полярности — то есть, не являются эквивалентом «занятости» или «свободности» линии. Оба состояния активно передают в линию соответствующий символ. Для отключения передатчика в нём всегда имеется отдельный вход — при его отключении выходы переходят в высокоимпедансное состояние, допуская работу в этой линии других передатчиков. Таким образом, «активное» и «неактивное» состояния сами по себе не являются индикатором чего-либо, помимо передаваемого бита. Протокол передачи, использующий относительное кодирование, допускает инверсию передаваемых данных, а значит перемену проводов в паре местами без каких-либо последствий. При этом, однако, на практике гораздо чаще используется не абстрактный или создаваемый разработчиком протокол обмена, а отражение протокола RS232 в его логической части на аппаратный уровень RS485 — так как производятся промышленные преобразователи соответствующего типа, что позволяет не разрабатывать свой логический протокол. Здесь полярность подключения принципиальна в связи с тем, что RS232 использует определённое толкование передаваемых символов и не допускает их инверсии.

Промышленные сети, построенные на основе RS-485:

Камак, IEEE 488 и RS-485 являются стандартами для передачи данных в компьютерных системах, но они имеют различия в функциональности и области применения.
1. Камак – это стандарт для передачи данных внутри крейта, взаимодействия с ЦАП и АЦП, передачи других типов данных и управления периферийными устройствами.
2. IEEE 488 (также известный как GPIB или HP-IB) – это стандарт для передачи данных между различными устройствами, такими как измерительные приборы, компьютеры, принтеры и другие устройства. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и множество устройств могут быть подключены к одной шине.
3. RS-485 – это стандарт для передачи данных по последовательному интерфейсу. Он применяется для соединения устройств на сравнительно длинных расстояниях (до 1200 м) и обеспечивает высокую скорость передачи данных.
Таким образом, Камак используется для передачи данных внутри крейта, в то время как IEEE 488 и RS-485 применяются для передачи данных между устройствами. IEEE 488 предназначен для использования в системах, где требуется подключение большого количества устройств, а RS-485 обычно используется в промышленных средах для передачи данных на относительно длинные расстояния.