Qual è innanzitutto il concetto dell'interfaccia RS485?
In breve, si tratta di uno standard per le caratteristiche elettriche, definito dalla Telecommunications Industry Association e dall'Electronic Industries Alliance. La rete di comunicazione digitale che utilizza questo standard può trasmettere efficacemente segnali su lunghe distanze e in ambienti con elevato rumore elettronico. RS-485 consente di configurare reti locali a basso costo e collegamenti di comunicazione multi-ramo.
RS485 ha due tipi di cablaggio: sistema a due fili e sistema a quattro fili. Il sistema a quattro fili può raggiungere solo la comunicazione punto a punto e ora viene utilizzato raramente. Attualmente viene utilizzato principalmente il metodo di cablaggio del sistema a due fili.
Nell'ingegneria a corrente debole, la comunicazione RS485 adotta generalmente un metodo di comunicazione master-slave, ovvero un host con più slave.
Se hai una conoscenza approfondita dell'RS485, scoprirai che contiene davvero molta conoscenza. Pertanto, sceglieremo alcune questioni che di solito consideriamo nell'elettricità debole affinché tutti possano impararle e comprenderle.
Normative elettriche RS-485
A causa dello sviluppo di RS-485 da RS-422, molte normative elettriche di RS-485 sono simili a RS-422. Se viene adottata la trasmissione bilanciata, i resistori di terminazione devono essere collegati alla linea di trasmissione. RS-485 può adottare metodi a due e quattro fili e il sistema a due fili può ottenere una vera comunicazione bidirezionale multipunto, come mostrato nella Figura 6.
Quando si utilizza una connessione a quattro fili, come RS-422, è possibile ottenere solo la comunicazione punto a punto, ovvero può esserci solo un dispositivo master e il resto sono dispositivi slave. Tuttavia, presenta miglioramenti rispetto a RS-422 e può collegare altri 32 dispositivi sul bus indipendentemente dal metodo di connessione a quattro o due fili.
L'uscita di tensione di modo comune RS-485 è compresa tra -7 V e +12 V e l'impedenza di ingresso minima del ricevitore RS-485 è 12k;, Il driver RS-485 può essere applicato nelle reti RS-422. RS-485, come RS-422, ha una distanza di trasmissione massima di circa 1219 metri e una velocità di trasmissione massima di 10 Mb/s. La lunghezza del doppino intrecciato bilanciato è inversamente proporzionale alla velocità di trasmissione e la lunghezza massima del cavo specificata può essere utilizzata solo quando la velocità è inferiore a 100 kb/s. La massima velocità di trasmissione può essere raggiunta solo su una distanza molto breve. Generalmente la velocità di trasmissione massima di un doppino intrecciato lungo 100 metri è solo 1 Mb/s. RS-485 richiede due resistori terminali con un valore di resistenza pari all'impedenza caratteristica del cavo di trasmissione. Quando si trasmette su una distanza rettangolare, non è necessaria una resistenza di terminazione, che generalmente non è necessaria al di sotto dei 300 metri. La resistenza terminale è collegata ad entrambe le estremità del bus di trasmissione.
Punti chiave per l'installazione in rete di RS-422 e RS-485
RS-422 può supportare 10 nodi, mentre RS-485 supporta 32 nodi, quindi più nodi formano una rete. La topologia di rete adotta generalmente una struttura bus con abbinamento terminale e non supporta reti ad anello o a stella. Quando si costruisce una rete, è necessario tenere conto dei seguenti punti:
1. Utilizzare un cavo a doppino intrecciato come bus e collegare ciascun nodo in serie. La lunghezza della linea in uscita dal bus a ciascun nodo dovrebbe essere la più breve possibile per ridurre al minimo l'impatto del segnale riflesso nella linea in uscita sul segnale del bus.
2. Occorre prestare attenzione alla continuità dell'impedenza caratteristica del bus e la riflessione del segnale avverrà nella classificazione delle discontinuità dell'impedenza. Le seguenti situazioni possono facilmente portare a questa discontinuità: diverse sezioni del bus utilizzano cavi diversi oppure su una determinata sezione del bus sono installati troppi transceiver ravvicinati oppure vengono condotte linee secondarie troppo lunghe verso il bus.
In breve, come bus dovrebbe essere fornito un singolo canale di segnale continuo.
Come considerare la lunghezza del cavo di trasmissione quando si utilizza l'interfaccia RS485?
Risposta: Quando si utilizza l'interfaccia RS485, la lunghezza massima del cavo consentita per la trasmissione del segnale dati dal generatore al carico su una linea di trasmissione specifica è una funzione della velocità del segnale dati, che è principalmente limitata dalla distorsione e dal rumore del segnale. La curva di relazione tra la lunghezza massima del cavo e la velocità del segnale mostrata nella figura seguente è ottenuta utilizzando un cavo telefonico a doppino intrecciato con nucleo in rame 24 AWG (con un diametro del filo di 0,51 mm), con una capacità di bypass da linea a linea di 52,5 PF/M, e una resistenza di carico terminale di 100 ohm.
Quando la velocità del segnale dati scende al di sotto di 90 Kbit/S, presupponendo una perdita di segnale massima consentita di 6 dBV, la lunghezza del cavo è limitata a 1200 M. Infatti la curva in figura è molto conservativa e nell'uso pratico è possibile ottenere una lunghezza del cavo maggiore di essa.
Quando si utilizzano cavi con diametri di filo diversi. La lunghezza massima del cavo ottenuta è diversa. Ad esempio, quando la velocità del segnale dati è 600 Kbit/S e viene utilizzato un cavo 24 AWG, dalla figura si può vedere che la lunghezza massima del cavo è 200 m. Se viene utilizzato un cavo 19 AWG (con un diametro del filo di 0,91 mm), la lunghezza del cavo può essere maggiore di 200 m; Se viene utilizzato un cavo da 28 AWG (con un diametro del filo di 0,32 mm), la lunghezza del cavo può essere solo inferiore a 200 m.
Come ottenere la comunicazione multipunto di RS-485?
Risposta: Sul bus RS-485 può inviare solo un trasmettitore alla volta. Modalità half duplex, con un solo master slave. Modalità full duplex, la stazione master può sempre inviare e la stazione slave può avere solo un invio. (Controllato da e DE)
In quali condizioni è necessario utilizzare la corrispondenza del terminale per la comunicazione dell'interfaccia RS-485? Come determinare il valore di resistenza? Come configurare i resistori di corrispondenza dei terminali?
Risposta: Nella trasmissione del segnale a lunga distanza, è generalmente necessario collegare un resistore di adattamento del terminale all'estremità ricevente per evitare la riflessione e l'eco del segnale. Il valore di resistenza corrispondente al terminale dipende dalle caratteristiche di impedenza del cavo ed è indipendente dalla lunghezza del cavo.
RS-485 utilizza generalmente connessioni a doppino intrecciato (schermate o non schermate), con una resistenza terminale tipicamente compresa tra 100 e 140 Ω, con un valore tipico di 120 Ω. Nella configurazione attuale, un resistore terminale è collegato a ciascuno dei due nodi terminali del cavo, il più vicino e il più lontano, mentre il nodo centrale non può essere collegato al resistore terminale, altrimenti si verificheranno errori di comunicazione.
Perché l'interfaccia RS-485 continua a ricevere dati in uscita dal ricevitore quando la comunicazione viene interrotta?
Risposta: Poiché RS-485 richiede che tutti i segnali di controllo di abilitazione della trasmissione siano disattivati e che l'abilitazione della ricezione sia valida dopo l'invio dei dati, il conducente del bus entra in uno stato di alta resistenza e il ricevitore può monitorare se sono presenti nuovi dati di comunicazione sul bus.
In questo momento, il bus è in uno stato di pilotaggio passivo (se il bus ha una resistenza di adattamento terminale, il livello differenziale delle linee A e B è 0, l'uscita del ricevitore è incerta ed è sensibile al cambiamento del segnale differenziale su linea AB; se non c'è corrispondenza del terminale, il bus è in uno stato di alta impedenza e l'uscita del ricevitore è incerta), quindi è vulnerabile alle interferenze del rumore esterno. Quando la tensione di rumore supera la soglia del segnale di ingresso (valore tipico ± 200 mV), il ricevitore emetterà dati, facendo sì che l'UART corrispondente riceva dati non validi, causando successivi normali errori di comunicazione; Un'altra situazione può verificarsi nel momento in cui il controllo di abilitazione della trasmissione viene attivato/disattivato, causando l'emissione di un segnale da parte del ricevitore, che può anche causare una ricezione errata dell'UART. Soluzione:
1) Sul bus di comunicazione, il metodo di sollevare (linea A) alla stessa estremità di ingresso di fase e abbassare (linea B) all'estremità di ingresso di fase opposta viene utilizzato per bloccare il bus, assicurando che l'uscita del ricevitore sia a un livello livello "1" fisso; 2) Sostituire il circuito di interfaccia con i prodotti di interfaccia della serie MAX308x con modalità di prevenzione dei guasti integrata; 3) Eliminare tramite software significa cioè aggiungere 2-5 byte di sincronizzazione iniziali all'interno del pacchetto dati di comunicazione, solo dopo che l'intestazione di sincronizzazione è soddisfatta può iniziare la vera comunicazione dei dati.
Attenuazione del segnale RS-485 nei cavi di comunicazione
Il secondo fattore che influenza la trasmissione del segnale è l'attenuazione del segnale durante la trasmissione via cavo. Un cavo di trasmissione può essere visto come un circuito equivalente composto da una combinazione di capacità distribuita, induttanza distribuita e resistenza.
La capacità distribuita C di un cavo è generata principalmente da due fili paralleli di un doppino intrecciato. In questo caso la resistenza del filo ha poco effetto sul segnale e può essere ignorata.
L'influenza della capacità distribuita sulle prestazioni di trasmissione del bus RS-485
La capacità distribuita di un cavo è generata principalmente da due fili paralleli di un doppino intrecciato. Inoltre, esiste anche una capacità distribuita tra il filo e la terra, che, sebbene molto piccola, non può essere ignorata nell'analisi. L'impatto della capacità distribuita sulle prestazioni di trasmissione del bus è dovuto principalmente alla trasmissione dei segnali fondamentali sul bus, che possono essere espressi solo nei modi "1" e "0". In un byte speciale, come 0x01, il segnale "0" consente un tempo di carica sufficiente per il condensatore distribuito. Tuttavia, quando arriva il segnale "1", a causa della carica nel condensatore distribuito, non c'è tempo per scaricarsi e (Vin+) - (Vin -) - è ancora maggiore di 200 mV. Ciò fa sì che il ricevitore creda erroneamente che sia "0", portando infine a errori di verifica CRC e all'errore di trasmissione dell'intero frame di dati.
A causa dell'influenza della distribuzione sul bus si verificano errori nella trasmissione dei dati, con conseguente diminuzione delle prestazioni complessive della rete. Esistono due modi per risolvere questo problema:
(1) Ridurre il Baud della trasmissione dei dati;
(2) Utilizzare cavi con piccoli condensatori distribuiti per migliorare la qualità delle linee di trasmissione.
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Orario di pubblicazione: 06-lug-2023