RS-485 - RS-485

TIA-485-A (редакция EIA-485)
СтандартANSI / TIA / EIA-485-A-1998
Утвержден: 3 марта 1998 г.
Подтверждено: 7 декабря 2012 г.
Физические носителиСбалансированный соединительный кабель
Топология сетиТочка-точка, многоабонентский, многоточечный
Максимальное количество устройствНе менее 32 единиц нагрузки
Максимальное расстояниеНе указано
Режим работыРазличные уровни приемника:
двоичный 1 (ВЫКЛ)
(Voa – Vob <−200 мВ)
двоичный 0 (ВКЛ)
(Voa – Vob> +200 мВ)
Доступные сигналыА, Б, В
Типы коннекторовНе указано

RS-485, также известный как TIA-485 (-A) или же EIA-485, стандарт, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в последовательная связь системы. Электрическая сигнализация есть сбалансированный, и многоточечный системы поддерживаются. Стандарт опубликован совместно Ассоциация телекоммуникационной индустрии и Альянс электронной промышленности (TIA / EIA). Сети цифровой связи, реализующие стандарт, могут эффективно использоваться на больших расстояниях и в электрически шумная среда. К такой сети могут быть подключены несколько приемников линейно, многоточечный автобус. Эти характеристики делают RS-485 полезным в системы промышленного управления и подобные приложения.

Обзор

RS-485 поддерживает недорогие локальные сети и многоточечная связь ссылки, используя те же дифференциальная сигнализация над витая пара в качестве RS-422. Принято считать, что RS-485 может использоваться со скоростью передачи данных до 10Мбит / с[а] или, на более низких скоростях, расстояние до 1200 м (4000 футов).[2] Как практическое правило, скорость в бит / с, умноженная на длину в метрах, не должна превышать 108. Таким образом 50-метровый кабель не должен сигнализировать быстрее, чем 2 Мбит / с.[3]

В отличие от RS-422, в котором схема драйвера не отключается, драйверы RS-485 используют логика с тремя состояниями позволяет отключать отдельные передатчики. Это позволяет RS-485 реализовать топологии линейной шины используя всего два провода. Оборудование, расположенное вдоль набора проводов RS-485, взаимозаменяемо называется узлами, станциями или устройствами.[4] Рекомендуемое расположение проводов - это соединенная серия узлов точка-точка (многоточечные), то есть линия или автобус, а не звезда, звенеть, или многосвязная сеть. Топологии «звезда» и «кольцо» не рекомендуются из-за отражений сигналов или слишком низкого или высокого оконечного сопротивления. Если звездная конфигурация неизбежна, доступны специальные ретрансляторы RS-485, которые в двух направлениях прослушивают данные на каждом участке, а затем повторно передают данные на все другие участки.

Типичный перекос сети вместе с терминированием. Значения смещения и согласования не указаны в стандарте RS-485.

В идеале два конца кабеля должны иметь оконечный резистор подключен через два провода. Без оконечных резисторов, отражения сигнала отключение неподключенного конца кабеля может вызвать повреждение данных. Согласующие резисторы также снижают чувствительность к электрическим шумам из-за более низкого импеданса.[требуется дальнейшее объяснение ] Номинал каждого оконечного резистора должен быть равен номиналу кабеля. характеристическое сопротивление (обычно 120 Ом для витой пары). Терминатор также включает в себя подтягивающие и понижающие резисторы для установки безотказный смещение для каждого провода данных для случая, когда линии не управляются каким-либо устройством. Таким образом, линии будут смещены к известным напряжениям, и узлы не будут интерпретировать шум от неподключенных линий как фактические данные; без смещающих резисторов линии передачи данных плавают таким образом, что чувствительность к электрическому шуму максимальна, когда все станции устройства не работают или отключены от питания.[5]

Стандарт

Когда-то EIA обозначало все свои стандарты префиксом "RS" (Рекомендуемый стандарт ), но EIA-TIA официально заменил RS на EIA / TIA, чтобы помочь определить происхождение своих стандартов. EIA официально распущена, и в настоящее время стандарт поддерживается TIA как TIA-485, но инженеры и руководства по приложениям продолжают использовать обозначение RS-485.[6] Первоначальная редакция EIA RS-485 датирована апрелем 1983 года.[7]

RS-485 определяет только электрические характеристики генератора и приемника: физический слой. Он не указывает и не рекомендует никаких протокол связи; Другие стандарты определяют протоколы связи по каналу RS-485. Предисловие к стандартным ссылкам Бюллетень телекоммуникационных систем TSB-89 который содержит рекомендации по применению, включая зависимость скорости передачи данных от длины кабеля, длины шлейфа и конфигураций.

Раздел 4 определяет электрические характеристики генератора (передатчика или драйвера), приемника, приемопередатчика и системы. Эти характеристики включают в себя: определение единичной нагрузки, диапазоны напряжений, напряжения холостого хода, пороговые значения и допуск на переходные процессы. Он также определяет три точки интерфейса генератора (сигнальные линии); A, B и C. Данные передаются на А и В. С представляет собой базовое заземление. В этом разделе также определяются логические состояния 1 (выкл.) И 0 (вкл.) В зависимости от полярности между клеммами A и B. Если A отрицательно по отношению к B, состояние является двоичным 1. Обратная полярность (A +, B -) является двоичной 0. Стандарт не назначает никакой логической функции двум состояниям.

Полнодуплексный режим

RS-485, как и RS-422, можно сделать полнодуплексный с помощью четырех проводов.[8] Однако, поскольку RS-485 является многоточечной спецификацией, во многих случаях это не требуется или нежелательно. RS-485 и RS-422 могут взаимодействовать с некоторыми ограничениями.[9]

Конвертеры, повторители и звездообразная топология

Преобразователи между RS-485 и RS-232 доступны, чтобы позволить персональный компьютер для связи с удаленными устройствами. Используя повторители могут быть сформированы очень большие сети RS-485. TSB-89A, Руководство по применению TIA / EIA-485-A не рекомендует использовать звездообразную топологию.[10]

Приложения

Сигналы RS-485 используются в широком спектре компьютерных систем и систем автоматизации. В компьютерной системе SCSI -2 и SCSI-3 могут использовать эту спецификацию для реализации физический слой для передачи данных между контроллером и дисководом. RS-485 используется для низкоскоростной передачи данных в салонах коммерческих самолетов. автомобиль автобус. Он требует минимального количества проводки и может разделять проводку между несколькими сиденьями, что снижает вес.

Они используются в программируемые логические контроллеры и на заводских цехах. RS-485 используется в качестве физического уровня, лежащего в основе множество стандартных и проприетарных протоколов автоматизации используется для реализации системы промышленного управления, включая наиболее распространенные версии Modbus и Profibus. DH 485 проприетарный протокол связи, используемый Аллен-Брэдли в своей линейке промышленных блоков управления. Используя ряд специализированных интерфейсных устройств, он позволяет ПК и промышленным контроллерам обмениваться данными.[11] Поскольку он дифференциальный, он противостоит электромагнитным помехам от двигателей и сварочного оборудования.

В театрах и на концертных площадках сети RS-485 используются для управления освещением и другими системами с помощью DMX512 протокол. RS-485 служит физическим уровнем для AES3 цифровое аудио соединение.

RS-485 также используется в автоматизация зданий поскольку простая разводка шины и большая длина кабеля идеально подходят для подключения 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 Цифровое командное управление (DCC) для модельные железные дороги. Внешний интерфейс к командной станции DCC часто представляет собой RS-485, используемый портативными контроллерами.[12] или для управления компоновкой в ​​сетевой среде ПК. Модульные разъемы 8P8C используются в этом случае.[13]

Протоколы

RS-485 не определяет протокол связи; просто электрический интерфейс. Хотя многие приложения используют уровни сигнала RS-485, скорость, формат и протокол передачи данных не определяются RS-485. Совместимость даже подобных устройств от разных производителей не гарантируется соблюдением только уровней сигнала.

Сигналы

RS-485 3-проводное соединение
Состояния сигналов RS-485
СигналОтметить (логика 1)Пробел (логический 0)
АНизкийВысоко
BВысокоНизкий

Дифференциальная линия RS-485 состоит из двух сигналов:

  • А, который низкий для логической 1 и высокий для логического 0 и,
  • B, высокий для логической 1 и низкий для логического 0.

Поскольку состояние метки (логическая 1) традиционно представлено (например, в RS-232) с отрицательным напряжением и пробелом (логический 0), представленным положительным, A может считаться не инвертирующий сигнал и B как инвертирующий. Стандарт RS-485 гласит (перефразировано):[14]

  • Для состояния «выключено», «метка» или «логическая 1» клемма A драйвера является отрицательной по отношению к клемме B.
  • Для состояния «включено», «пробел» или «логический 0» клемма A драйвера положительна относительно клеммы B.[b]

Таблицы истинности большинства популярных устройств, начиная с SN75176, показывают выходные сигналы в инвертированном виде. Это соответствует названию A / B, которое неправильно используется большинством производителей дифференциальных трансиверов, включая:

  • Интерсил, как видно из их технических данных на трансивер ISL4489[15]
  • Максим, как показано в их техническом описании трансивера MAX483[16]
  • Линейная технология, как показано в их техническом описании для LTC2850, LTC2851, LTC2852[17]
  • Аналоговые устройства, как показано в их техническом описании для ADM3483, ADM3485, ADM3488, ADM3490, ADM3491[18]
  • FTDI, как показано в их техническом описании для USB-RS485-WE-1800-BT[19]

Все эти производители неверны (но последовательны), и их практика широко используется. Проблема также существует в приложениях программируемого логического контроллера.[c] Необходимо соблюдать осторожность при использовании именования A / B. Чтобы избежать путаницы, связанной с наименованием A / B, часто используется альтернативная номенклатура:

  • TX + / RX + или D + в качестве альтернативы для B (высокий для отметки, т.е. в режиме ожидания)
  • TX- / RX- или D- в качестве альтернативы для A (низкий для отметки, т.е. холостой ход)

В добавок к А и B соединений, может присутствовать дополнительное третье соединение (стандарт TIA требует наличия общего обратного пути между всеми заземлениями цепи вдоль симметричной линии для правильной работы)[28] называется SC, грамм или же ссылка, опорная земля общего сигнала, используемая приемником для измерения напряжений A и B. Это соединение может использоваться для ограничения синфазный сигнал что может быть впечатлено на входах приемника. Допустимое синфазное напряжение находится в диапазоне от -7 В до +12 В, т. Е. На ± 7 В выше диапазона сигнала 0-5 В. Несоблюдение этого диапазона приведет, в лучшем случае, к повреждению сигнала и, в худшем случае, к повреждению подключенных устройств.

Необходимо следить за тем, чтобы SC-соединение, особенно при длинных кабельных трассах, не приводило к попытке соединить разрозненные заземления вместе - целесообразно добавить несколько ограничение тока к соединению СЦ. Заземление между зданиями может отличаться небольшим напряжением, но с очень низким импедансом и, следовательно, возможностью возникновения катастрофических токов - достаточных для плавления сигнальных кабелей, дорожек печатных плат и приемопередающих устройств.

RS-485 не определяет никаких разъемов или выводов. Цепи могут быть прекращены винтовые клеммы, D-сверхминиатюрный разъемы или другие типы разъемов.

Стандарт не обсуждает экран кабеля, но делает некоторые рекомендации по предпочтительным методам соединяющего общие и тематические оборудования основания опорного сигнала.

Пример формы волны

На диаграмме ниже показано потенциалы контактов A (синий) и B (красный) линии RS-485 во время передачи одного байта (0xD3, младший бит первым) данных с использованием асинхронный старт-стоп метод.

Сигнал показан синим, B - красным

Смотрите также

Примечания

  1. ^ При определенных условиях его можно использовать до передача данных скорости 64 Мбит / с.[1]
  2. ^ В этом утверждении есть очевидная опечатка, поскольку оба состояния в стандарте обозначены двоичный 1. На следующем рисунке видно, что выключенное состояние соответствует двоичной 1, а состояние включения соответствует двоичному 0.
  3. ^ С Modbus, BACnet и Profibus, Маркировка A / B относится А как отрицательный зеленый проволока и B как положительный красный провод, в определении разъема D-sub и круглого разъема M12, как можно увидеть в руководствах по Profibus.[20][21] Поскольку стандарт исключает логическую функцию генератора или приемника,[22] это имело бы смысл А (зеленый, отрицательный) больше, чем B (красный, положительный). Однако это противоречит тому факту, что бездействующий отметка состояние является логическим один и прекращение поляризации ставит B при более высоком напряжении в соответствии с рекомендациями Profibus.[23] Эта так называемая проблема "надоедливой полярности" [24] вызвал замешательство, заставившее авторов задуматься А инвертирует в рамках самого стандарта TIA-485-A [25] и советую поменять то что есть А и B в драйверах и маркировке линий, как можно прочесть в разделе бюллетеня по применению: «Соображение по проекту №3: Иногда узел шины А На самом деле это не автобусный узел А".[26] В настоящее время обычным дизайнерским решением является выполнение этой инверсии, которая включает следующую цепочку полярностей: UART /MCU холостой ход → TTL / CMOS = + 5V → Line B напряжение> Линия А напряжение, подразумевая А, зеленый провод действительно подключен к драйверу инвертирование сигнал, как показано в техническом документе.[27]

Рекомендации

  1. ^ http://www.ti.com/lit/sg/slyt484a/slyt484a.pdf
  2. ^ «Как далеко и как быстро вы можете пройти с RS-485? - Примечание по применению - Максим». 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 системы, отчет по применению (pdf). Инструменты Техаса (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.[страница нужна ]
  5. ^ «Указание по применению 847 FAILSAFE смещения дифференциальных шин» (PDF). Инструменты Техаса. 2011.
  6. ^ "Обрезка RS-485-конструкций". EE Times. 2000.
  7. ^ «Электрические характеристики генераторов и приемников EIA Standard RS 485 для использования в сбалансированных цифровых многоточечных системах», воспроизведенный в «Библиотеке стандартов передачи данных», Telebyte Technology Inc., Гринлон, Нью-Йорк, 1985.
  8. ^ ПОДКЛЮЧЕНИЯ RS-485 FAQ, Advantech B + B SmartWorx, получено 2019-03-08
  9. ^ В чем разница между связью RS422 и связью RS485?, ООО «Брейнбоксес», получено 2019-03-08
  10. ^ TSB-89A, Руководство по применению TIA / EIA-485-A (PDF), получено 2019-04-06
  11. ^ «Обзор промышленной локальной сети DH-485». Rockwell Automation. Архивировано из оригинал на 2012-03-10. Получено 10 сентября 2010.
  12. ^ lenzusa.com, XpressNET FAQ, по состоянию на 26 июля 2015 г.[мертвая ссылка ]
  13. ^ bidib.org, «BiDiBus, высокоскоростной автобус для модельных железных дорог», по состоянию на 26 июля 2015 г.
  14. ^ «Соглашения о полярности» (PDF). Инструменты Техаса. 2003.
  15. ^ «Технические данные FN6074.3: защита от электростатического разряда ± 15 кВ, нагрузка 1/8 единицы, 5 В, низкое энергопотребление, высокая скорость и ограничение скорости нарастания, полнодуплексный режим, приемопередатчики RS-485 / RS-422» (PDF). Корпорация Интерсил. 28 апреля 2006 г. Архивировано с оригинал (PDF) на 2004-12-04.
  16. ^ «Техническое описание 19-0122 - MAX481 / MAX483 / MAX485 / MAX487 – MAX491 / MAX1487: маломощные приемопередатчики RS-485 / RS-422 с ограниченной скоростью нарастания» (PDF). Максим Интегрированный. Сентябрь 2009 г.
  17. ^ «Приемопередатчики LTC2850 / LTC2851 / LTC2852 3,3 В 20 Мбит / с RS485 / RS422» (PDF). Linear Technology Corporation. 2007. Архивировано с оригинал (PDF) на 02.03.2011.
  18. ^ «ADM3483 / ADM3485 / ADM3488 / ADM3490 / ADM3491 (Rev. E)» (PDF). Analog Devices, Inc. 22 ноября 2011 г.
  19. ^ "Технические данные кабеля последовательного преобразователя USB в RS485" (PDF). Future Technology Devices International Ltd. 27 мая 2010 г.
  20. ^ «Руководство по подключению Profibus (PDF)». 1.4. P International. Январь 2007. с. 7.
  21. ^ "Руководство по сети SIMATIC NET Profibus (PDF)" (PDF). Сименс. Апрель 2009. с. 157.
  22. ^ «Техническое руководство по RS-485, раздел TIA-485». Викиучебники.
  23. ^ «Руководство по подключению Profibus (PDF)». 1.4. P International. Январь 2007. с. 8.
  24. ^ "Техническое руководство RS-485, эта надоедливая полярность". Викиучебники.
  25. ^ «Проблемы полярности RS485». Системы автоматизации Чипкинс.
  26. ^ «Бюллетень приложений AB-19, Соответствие Profibus: Руководство по проектированию оборудования» (PDF). NVE Corporation. 2010 г.
  27. ^ «Белая книга: полярности для сигналов дифференциальных пар». Advantech B + B SmartWorx.
  28. ^ ANSI / TIA / EIA-485-A, стр. 15, A.4.1

внешняя ссылка