RS-485
Стандарт многоточечной последовательной связи
TIA-485-A
(пересмотр EIA-485)
СтандартANSI/TIA/EIA-485-A-1998
Одобрено: 3 марта 1998 г.
Подтверждено: 7 декабря 2012 г.
Информация о протоколе
Физические носителиСбалансированный соединительный кабель
Топология сетиТочка-точка , многоточечный , многоточечный
Максимальное количество устройствНе менее 32 единиц груза
Максимальное расстояниеНе указан
Режим работыРазличные уровни приемника:
двоичный 1 (ВЫКЛ)
(Voa–Vob < −200 мВ)
двоичный 0 (ВКЛ)
(Voa–Vob > +200 мВ)
Доступные сигналыА, Б, В
Типы разъемовНе указан

RS-485 , также известный как TIA-485(-A) или EIA-485 , — это стандарт, первоначально представленный в 1983 году, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в системах последовательной связи . Электрическая сигнализация сбалансирована , и поддерживаются многоточечные системы. Стандарт совместно опубликован Ассоциацией телекоммуникационной промышленности и Альянсом электронной промышленности (TIA/EIA). Цифровые сети связи, реализующие стандарт, могут эффективно использоваться на больших расстояниях и в электрически шумных средах . Несколько приемников могут быть подключены к такой сети в линейной многоточечной шине . Эти характеристики делают RS-485 полезным в промышленных системах управления и аналогичных приложениях.

Обзор

RS-485 поддерживает недорогие локальные сети и многоточечные каналы связи, используя ту же дифференциальную сигнализацию по витой паре, что и RS-422 . Общепринято, что RS-485 может использоваться со скоростью передачи данных до 10  Мбит/с [a] или, на более низких скоростях, на расстояниях до 1200 м (4000 футов). [2] Как правило , скорость в бит/с, умноженная на длину в метрах, не должна превышать 10 8 . Таким образом, 50-метровый кабель не должен передавать сигнал быстрее 2 Мбит/с . [3]

В отличие от RS-422, который имеет схему драйвера, которую нельзя отключить, драйверы RS-485 используют трехступенчатую логику, позволяющую деактивировать отдельные передатчики. Это позволяет RS-485 реализовывать линейные топологии шин, используя только два провода. Оборудование, расположенное вдоль набора проводов RS-485, попеременно называется узлами, станциями или устройствами. [4] Рекомендуемое расположение проводов — это соединенная серия узлов точка-точка (многоточечных), т. е. линия или шина , а не звезда , кольцо или многосвязная сеть. Топологии звезда и кольцо не рекомендуются из-за отражений сигнала или чрезмерно низкого или высокого импеданса окончания. Если конфигурация звезды неизбежна, доступны специальные повторители RS-485, которые двунаправленно прослушивают данные на каждом участке, а затем ретранслируют данные на все остальные участки.

Типичная сеть смещения вместе с терминацией. Значения смещения и терминации не указаны в стандарте RS-485. Однако резисторы смещения обычно больше не рекомендуются поставщиками компонентов.

В идеале, два конца кабеля будут иметь оконечный резистор, подключенный через два провода. Без оконечных резисторов отражение сигнала от неконцевого конца кабеля может привести к повреждению данных. Оконечные резисторы также снижают чувствительность к электрическому шуму из-за более низкого импеданса . [ необходимо дополнительное объяснение ] Значение каждого оконечного резистора должно быть равно характеристическому импедансу кабеля (обычно 120 Ом для витых пар). Оконечная нагрузка также включает в себя подтягивающие и понижающие резисторы для установки смещения для каждого провода данных в случае, когда линии не управляются никаким устройством. Таким образом, линии будут смещены к известным напряжениям, и узлы не будут интерпретировать шум от неконцевых линий как фактические данные; без смещающих резисторов линии данных плавают таким образом, что чувствительность к электрическому шуму максимальна, когда все станции устройств молчат или обесточены. [5]

Стандарт

EIA когда-то маркировала все свои стандарты префиксом RS ( Recommended Standard ), но EIA/TIA официально заменила RS на EIA/TIA, чтобы помочь идентифицировать происхождение своих стандартов. EIA официально распалась, и стандарт теперь поддерживается TIA как TIA-485, но инженеры и руководства по применению продолжают использовать обозначение RS-485. [6] Первоначальная редакция EIA RS-485 была датирована апрелем 1983 года. [7]

RS-485 определяет только электрические характеристики генератора и приемника: физический уровень . Он не определяет и не рекомендует какой-либо протокол связи ; Другие стандарты определяют протоколы для связи по каналу RS-485. В предисловии к стандарту содержится ссылка на The Telecommunications Systems Bulletin TSB-89 , который содержит рекомендации по применению, включая скорость передачи данных в зависимости от длины кабеля, длины шлейфа и конфигураций.

Раздел 4 определяет электрические характеристики генератора (передатчика или драйвера), приемника, приемопередатчика и системы. Эти характеристики включают: определение единичной нагрузки, диапазоны напряжений, напряжения разомкнутой цепи, пороги и переходную устойчивость. Он также определяет три точки интерфейса генератора (сигнальные линии); A, B и C. Данные передаются по A и B. C является заземлением. Этот раздел также определяет логические состояния 1 (выкл.) и 0 (вкл.) по полярности между клеммами A и B. Если A отрицательно по отношению к B, состояние является двоичной 1. Обратная полярность (A положительно по отношению к B) является двоичным 0. Стандарт не назначает никакой логической функции двум состояниям.

Полный дуплексный режим

RS-485, как и RS-422, можно сделать полнодуплексным , используя четыре провода. [8] Однако, поскольку RS-485 является многоточечной спецификацией, во многих случаях это не является необходимым или желательным. RS-485 и RS-422 могут взаимодействовать с определенными ограничениями. [9] [ проверка не удалась ]

Преобразователи, повторители и топология «звезда»

Конвертеры между RS-485 и RS-232 доступны для персонального компьютера , чтобы обеспечить связь с удаленными устройствами. Используя повторители, можно сформировать очень большие сети RS-485. TSB-89A, Руководство по применению для TIA/EIA-485-A не рекомендует использовать топологию звезды. [10]

Приложения

Сигналы RS-485 используются в широком спектре компьютерных и автоматизированных систем. В компьютерной системе SCSI -2 и SCSI-3 могут использовать эту спецификацию для реализации физического уровня передачи данных между контроллером и дисководом. RS-485 используется для низкоскоростной передачи данных в шине транспортного средства в салонах коммерческих самолетов . Он требует минимального количества проводов и может распределять проводку между несколькими сиденьями, что снижает вес.

Они используются в программируемых логических контроллерах и на заводах. RS-485 используется в качестве физического уровня, лежащего в основе многих стандартных и фирменных протоколов автоматизации, используемых для внедрения промышленных систем управления , включая наиболее распространенные версии Modbus и Profibus .DH 485 — это фирменный протокол связи, используемыйAllen-Bradleyв их линейке промышленных блоков управления. Используя ряд специализированных интерфейсных устройств, он позволяет ПК и промышленным контроллерам обмениваться данными.[11]Поскольку он дифференциальный, он устойчив к электромагнитным помехам от двигателей и сварочного оборудования.

В театральных и концертных залах сети RS-485 используются для управления освещением и другими системами с использованием протокола DMX512 . RS-485 служит физическим уровнем для цифрового аудиосоединения AES3 .

RS-485 также используется в автоматизации зданий , поскольку простая шинная проводка и большая длина кабеля идеально подходят для присоединения удаленных устройств. Его можно использовать для управления системами видеонаблюдения или для соединения панелей управления безопасностью и устройств, таких как считыватели карт контроля доступа.

Он также используется в цифровом командном управлении (DCC) для моделей железных дорог . Внешний интерфейс к командной станции DCC часто представляет собой RS-485, используемый ручными контроллерами [12] или для управления макетом в сетевой среде ПК. В этом случае используются модульные разъемы 8P8C . [13]

Протоколы

RS-485 не определяет протокол связи ; это просто электрический интерфейс. Хотя многие приложения используют уровни сигнала RS-485, скорость, формат и протокол передачи данных не определены RS-485. Совместимость даже похожих устройств от разных производителей не гарантируется только соответствием уровням сигнала.

Сигналы

RS-485 3-проводное соединение
Состояния сигнала RS-485
СигналМарк (логика 1)Пробел (логический 0)
АНизкийВысокий
БВысокийНизкий

Дифференциальная линия RS-485 состоит из двух сигналов:

  • A , который имеет низкий уровень для логической 1 и высокий для логической 0 и,
  • B , который имеет высокий уровень для логической 1 и низкий уровень для логического 0.

Поскольку состояние знака (логическая 1) традиционно представляется (например, в RS-232) отрицательным напряжением, а пробел (логический 0) представляется положительным, A можно считать неинвертирующим сигналом, а B — инвертирующим. Стандарт RS-485 гласит (перефразируя): [14]

  • Для состояний «выключено», «отмечено» или «логическая 1» клемма A драйвера отрицательна относительно клеммы B.
  • Для состояний «включено», «пробел» или «логический 0» клемма A драйвера положительна относительно клеммы B. [b]

Таблицы истинности большинства популярных устройств, начиная с SN75176, показывают инвертированные выходные сигналы. Это соответствует наименованию A/B, используемому большинством производителей дифференциальных трансиверов, включая:

  • Intersil , как показано в их техническом описании трансивера ISL4489 [15]
  • Maxim , как видно из их технических данных для трансивера MAX483 [16] и для нового поколения 3,3 В микроконтроллера MAX3485
  • Linear Technology , как видно из их технических характеристик LTC2850, LTC2851, LTC2852 [17]
  • Analog Devices , как видно из их технических характеристик для ADM3483, ADM3485, ADM3488, ADM3490, ADM3491 [18]
  • FTDI , как видно из их спецификации для USB-RS485-WE-1800-BT [19]

Все эти производители согласны со значением стандарта, и их практика широко распространена. Проблема также существует в приложениях программируемых логических контроллеров. [c] Необходимо соблюдать осторожность при использовании именования A/B. Альтернативная номенклатура часто используется, чтобы избежать путаницы вокруг именования A/B:

  • TX+/RX+ или D+ как альтернатива для B (высокий для отметки, т.е. бездействия)
  • TX−/RX− или D− как альтернатива для A (низкий для отметки, т.е. бездействие)

Стандартные совместимые драйверы RS-485 обеспечивают дифференциальный выход минимум 1,5 В через нагрузку 54 Ом, тогда как стандартные совместимые приемники обнаруживают дифференциальный вход до 200 мВ. Эти два значения обеспечивают достаточный запас для надежной передачи данных даже при серьезном ухудшении сигнала через кабель и разъемы. Эта надежность является основной причиной, по которой RS-485 хорошо подходит для сетей на большие расстояния в шумной среде. [28]

В дополнение к соединениям A и B может присутствовать необязательное третье соединение (стандарт TIA требует наличия общего обратного пути между всеми заземлениями цепей вдоль сбалансированной линии для правильной работы) [29], называемое SC , G или опорное заземление , общее опорное заземление сигнала, используемое приемником для измерения напряжений A и B. Это соединение может использоваться для ограничения синфазного сигнала , который может быть подан на входы приемника. Допустимое синфазное напряжение находится в диапазоне от −7 В до +12 В, т. е. ±7 В сверх диапазона сигнала 0–5 В. Невыполнение этого диапазона приведет в лучшем случае к искажению сигнала, а в худшем — к повреждению подключенных устройств.

Необходимо следить за тем, чтобы соединение SC, особенно на длинных кабельных трассах, не приводило к попытке соединить разрозненные заземления вместе – разумно добавить некоторое ограничение тока к соединению SC. Заземления между зданиями могут отличаться небольшим напряжением, но с очень низким импедансом и, следовательно, возможностью катастрофических токов – достаточных для расплавления сигнальных кабелей, дорожек печатных плат и приемопередающих устройств.

RS-485 не определяет какой-либо разъем или схему расположения выводов. Схемы могут быть подключены к винтовым клеммам , D-subminiature разъемам или другим типам разъемов.

В стандарте не обсуждается экранирование кабелей, но даются некоторые рекомендации по предпочтительным методам соединения общего опорного провода сигнала и заземления корпуса оборудования.

Пример формы волны

На схеме ниже показаны потенциалы контактов A (синий) и B (красный) линии RS-485 до, во время и после передачи одного байта (0xD3, младший бит первый) данных с использованием асинхронного метода старт-стоп .

Сигнал B (U+, инвертирующий) показан красным цветом,
сигнал A (U−, неинвертирующий) показан синим цветом

Смотрите также

Примечания

  1. ^ При некоторых условиях может использоваться для передачи данных со скоростью до 64 Мбит/с. [1]
  2. ^ В этом утверждении, очевидно, есть опечатка, поскольку оба состояния в стандарте обозначены как двоичная 1. На следующем рисунке ясно, что выключенное состояние соответствует двоичной 1, а включенное — двоичному 0.
  3. ^ В Modbus , BACnet и Profibus маркировка A/B относится к A как к отрицательному зеленому проводу, а B как к положительному красному проводу в определении разъема D-sub и круглого разъема M12, как можно увидеть в руководствах Profibus. [20] [21] Пока стандарт исключает логическую функцию генератора или приемника, [22] имело бы смысл, что A (зеленый, отрицательный) выше, чем B (красный, положительный). Однако это противоречит фактам, что состояние метки бездействия является логическим , а поляризация окончания помещает B на более высокое напряжение в руководствах Profibus. [23] Эта так называемая проблема «назойливой полярности» [24] вызвала путаницу, из-за которой авторы думали, что A инвертирует в самом стандарте TIA-485-A [25] и рекомендовали поменять местами то, что есть A и B в драйверах и маркировке линий, как можно прочитать в разделе бюллетеня по применению: «Соображения по проектированию № 3: Иногда узел шины A на самом деле не является узлом шины A ». [26] В настоящее время общепринятым решением при проектировании является выполнение этой инверсии, которая включает в себя следующую цепочку полярности: UART / MCU в режиме ожидания → TTL/CMOS = +5 В → Напряжение линии B > Напряжение линии A , что подразумевает, что A , зеленый провод, действительно подключен к инвертирующему сигналу драйвера, как показано в техническом документе. [27]

Ссылки

  1. ^ Справочное руководство RS-485 (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 2018-05-17
  2. ^ «Как далеко и как быстро вы можете зайти с RS-485? — Примечание по применению – Maxim». www.maximintegrated.com .
  3. ^ Солтеро, Мэнни; ​​Чжан, Цзин; Кокрил, Крис; Чжан, Кевин; Киннэрд, Кларк; Кугельштадт, Томас (май 2010 г.) [2002]. Обзор стандартов RS-422 и RS-485 и конфигурации систем, отчет о применении (pdf) . Texas Instruments (технический отчет). SLLA070D.
  4. ^ Ассоциация электронной промышленности (1983). Электрические характеристики генераторов и приемников для использования в сбалансированных многоточечных системах . Стандарт EIA RS-485. OCLC  10728525.[ нужна страница ]
  5. ^ "Примечание по применению 847. Отказоустойчивое смещение дифференциальных шин" (PDF) . Texas Instruments . 2011.
  6. ^ "Урезание-жира-RS-485-дизайна". EE Times . 2000.
  7. ^ «Стандарт EIA RS 485. Электрические характеристики генераторов и приемников для использования в сбалансированных цифровых многоточечных системах», воспроизведено в «Библиотеке стандартов передачи данных», Telebyte Technology Inc., Гринлон, Нью-Йорк, 1985.
  8. ^ Часто задаваемые вопросы о соединениях RS-485, Advantech B+B SmartWorx , получено 15.09.2023
  9. ^ В чем разница между связью RS422 и связью RS485?, Brainboxes LLC , получено 27 октября 2024 г.
  10. ^ TSB-89A, Руководство по применению TIA/EIA-485-A (PDF) , получено 06.04.2019
  11. ^ "Обзор промышленной локальной сети DH-485". Rockwell Automation . Архивировано из оригинала 2012-03-10 . Получено 10 сентября 2010 .
  12. ^ lenzusa.com, XpressNET FAQ, доступ 26 июля 2015 г. Архивировано 17 ноября 2017 г., на Wayback Machine
  13. ^ bidib.org, «BiDiBus, высокоскоростной автобус для модельных железных дорог», доступ получен 26 июля 2015 г.
  14. ^ "Условия полярности" (PDF) . Texas Instruments . 2003.
  15. ^ "Технический паспорт FN6074.3: Защита от электростатического разряда ±15 кВ, нагрузка 1/8 единицы, 5 В, низкая мощность, высокая скорость и ограничение скорости нарастания выходного сигнала, полный дуплекс, приемопередатчики RS-485/RS-422" (PDF) . Intersil Corporation . 28 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2004-12-04.
  16. ^ "Технический паспорт 19-0122 – MAX481/MAX483/MAX485/MAX487–MAX491/MAX1487: маломощные приемопередатчики RS-485/RS-422 с ограниченной скоростью нарастания выходного сигнала" (PDF) . Maxim Integrated . Сентябрь 2009 г.
  17. ^ "LTC2850/LTC2851/LTC2852 3.3V 20Mbps RS485/RS422 Transceivers" (PDF) . Linear Technology Corporation . 2007. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-03-02.
  18. ^ "ADM3483/ADM3485/ADM3488/ADM3490/ADM3491 (Rev. E)" (PDF) . Analog Devices, Inc. 22 ноября 2011 г.
  19. ^ "Техническое описание кабеля-преобразователя USB в RS485" (PDF) . Future Technology Devices International Ltd . 27 мая 2010 г.
  20. ^ "Profibus Interconnection Guideline (PDF)" . 1.4. P International. Январь 2007. С. 7.
  21. ^ "Руководство по сетям SIMATIC NET Profibus (PDF)" (PDF) . Siemens. Апрель 2009. С. 157.
  22. ^ «Техническое руководство по RS-485, раздел TIA-485» . Викикниги.
  23. ^ "Profibus Interconnection Guideline (PDF)" . 1.4. P International. Январь 2007. С. 8.
  24. ^ "Техническое руководство RS-485, эта противная полярность". Wikibooks.
  25. ^ "Проблемы полярности RS485". Chipkins Automation Systems.
  26. ^ "Бюллетень приложений AB-19, Соответствие Profibus: Руководство по проектированию оборудования" (PDF) . NVE Corporation. 2010.
  27. ^ "Белая книга: Полярности для дифференциальных парных сигналов". Advantech B+B SmartWorx.
  28. ^ "Руководство по проектированию RS-485" (PDF) . Texas Instruments.
  29. ^ ANSI/TIA/EIA-485-A, стр. 15, A.4.1
В Wikibooks есть книга по теме: Serial Programming: RS-485 Technical Manual
  • "Магазин стандартов TIA: TIA-485 Revision A". TIA. 7 декабря 2012 г. Получено 2 сентября 2020 г.- The Standard продается у текущего издателя.
  • "Учебник 763: Руководство по правильному подключению сети RS-485 (TIA/EIA-485-A)". Maxim Integrated . 19 ноября 2001 г.
  • "Распиновка кабеля RS232 - RS485". Pinouts.ru. 7 октября 2012 г.
  • «Информация о последовательном порте RS485». Ламмерт Бис. Август 2012 года . Проверено 12 ноября 2012 г.– Практическая информация о внедрении RS485
  • Маре, Хайн (2008). "Приложение AN-960: Руководство по реализации схем RS-485/RS-422" (PDF) . Analog Devices .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=RS-485&oldid=1254641243"