Kényelmes, robusztus adatátvitel RS-422 és RS-485 rendszerrel

BH Fitness SB2.2 és 2.6 spinning kerékpár (Július 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Kényelmes, robusztus adatátvitel RS-422 és RS-485 rendszerrel


Ez a cikk bemutatja az RS-422 és az RS-485 interfészeket, és elmagyarázza, hogy miért érdemes használni ezeket a tervekben.

Kapcsolódó információ

  • A különbözõ jelzések miért és módja
  • UART kettős pufferelési technika: Megszakítás-barát

A legtöbb ember ismeri az RS-232-t - olyan erős, de kínos szabványt, amely örökre ragaszkodik az egyre elavult PC-s soros porthoz való emlékeinkhez. Lehet, hogy kevésbé ismerős az RS-422 és az RS-485, amelyek valóban (mint a nevek utalnak) kapcsolódó RS-232.

Azonban ne tévedj azzal, hogy feltételezzük, hogy ezek az újabb szabványok olyan jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek az RS-232-et olyan mértékben kompatibilisek a modern elektronikus rendszerekkel. Az RS-422 és RS-485 jelentős fejlesztések az RS-232 témában, és az egyik vagy a másik csak jó választás lehet a következő digitális kommunikációs kapcsolathoz.

Először: RS-422 vs RS-485

Ez a két szabvány tipikusan csoportosul, mert annyira közösek. De biztosan nem azonosak, és az RS-422 és az RS-485 eszközök nem teljesen felcserélhetők. Először is, megvitatom a két szabvány közötti kiemelkedő különbségeket. Ezután a cikk többi részében leegyszerűsíthetjük, ha "RS-422/485" -ra hivatkozunk.

Mind az RS-422, mind az RS-485 lehetővé teszi több eszköz egy buszon (azaz nem csak egy adó és egy vevő). Az RS-422 azonban csak többdobos buszra használható, vagyis a differenciálpáron több vevőegység is lehet, de csak egy adó.

Az RS-422 és az egyetlen differenciálpár esetében az egyirányú átvitel (a mastertől a rabszolgákig) minden, amit kap. Ha egy rabszolgának képesnek kell lennie válaszolni a mesterre, akkor egy másik differenciálpárra van szükség (és ez a pár is csak egy aktív adóval fog rendelkezni).

A kétvezetékes RS-422 buszon a vevők maximális száma tíz (jól megnézhető … lásd az alábbi "egységterhelés" beszélgetést).

Az RS-485-szel szemben viszont van egy tényleges többpontos rendszer, ahol a "drop" helyett a "pont" azt jelzi, hogy egy differenciálpár támogathatja a több adó és több vevőkészüléket.

Ez az RS-485 busz kétirányú kommunikációt biztosít, de fél-duplex. Szüksége van egy második differenciálpárra, ha teljes duplexet szeretne.

Az RS-485 32 busz kapacitást is növeli.

(Valójában ez nem olyan egyszerű - a szabvány maximum 32 "egységnyi terhelést határoz meg", és ténylegesen több mint 32 eszközt csatlakoztathat RS-485 IC-k segítségével, amelyek a buszon csak egy darab terhelést jelentenek. Ez egy kicsit bonyolult, és őszintén szólva ez az a pont, amikor elkezdem elveszteni érdeklődésemet … De ha szánalmasabb vagy, mint én, itt többet olvashatsz.)

A teljesen kirakott RS-485 busz komolyan nagy teljesítményű interfész. A cikk későbbiekben tárgyalt előnyei mellett számos olyan adóvevővel rendelkezhet, amelyek mindegyike ugyanazt a két vezetéket használja, és bármelyik eszköz a buszon képes adatokat továbbítani a busz bármely más eszközére.

Egy másik fontos pont az, hogy az RS-485 az RS-422 kiterjesztése. Más szavakkal, az RS-485 kiegészíti vagy javítja a funkcionalitást, de nem ütközik semmihez az RS-422 szabványban. Tehát egy RS-485 készülék RS-422 hálózatban használható, de az RS-422 eszközök nem feltétlenül kompatibilisek egy meglévő RS-485 hálózattal.

Az alapok

Az RS-422/485 négy vagy kétvezetékes, teljes vagy fél duplex, differenciált, közepes sebességű soros kommunikációs interfész, amely támogatja a többcseppes (RS-422) vagy többpontos (RS-485) busz építészet. Íme néhány észrevétel ezekre a jellemzőkre:

  • Egyidejűleg ugyanazon a differenciálpáron sem tud továbbadni és fogadni, így a kétvezetékes verzió csak fél duplexre korlátozódik. A teljes duplex művelet akkor lehetséges, ha a busz két differenciális párt tartalmaz.
  • Bár az alapvető RS-422/485 adóvevő nem korlátozza Önt egy adott soros adatformátumra, a nyilvánvaló választás itt egy UART (univerzális aszinkron vevő / adó), mert általában egy differenciálpárral dolgozunk a távadó és a vevőkészülék - nincsenek további sorok a slave-select jelhez (mint az SPI-hez) vagy egy óra (mint az I2C-ben).
  • Az információ a kiegyensúlyozott differenciáljelekkel történik. Így az RS-422/485 biztosítja a differenciális jelátvitel-jobb zajminőséggel, az EMI (elektromágneses interferencia) csökkentésével, az alacsonyabb energiafogyasztással, nagyobb sebességgel kapcsolatos előnyöket. Itt olvashat bővebben a differenciáljelzésről.

A Maxim Integrated RS-422/485 jeladó által generált differenciális kimeneti hullámformák.

  • Talán a "mérsékelt sebesség" egy kicsit túl nagylelkű ebben az 5 giga bit / másodperces USB-kapcsolat korában. És valójában, egyetlen RS-422/485 adatátviteli sebességet nem adhat meg, mert a rendszer változók befolyásolják a frekvenciahatárt, amelynél a kommunikáció megbízhatatlanná válik.
    • A domináns változó itt a kábel hossza; ez a Texas Instruments app applikációja azt mondja, hogy az adatsebesség szorozva a kábelhossz méterben nem nagyobb, mint 10 8 . Így a hüvelykujj szerint a nagyon rövid kábellel rendelkező busz 100 Mb / s-ot képes kezelni, de ez a Maxim applikációja azt jelzi, hogy egy ésszerűbb felső határ 50 Mbps. De az Intersil és a Linear Technology is eladja az RS-422/485 transzmissziós vevőket, amelyek 100 Mb / s sebességgel hirdetnek, ezért jó feltételezni, hogy ez az adatsebesség megvalósítható, ha a megfelelő IC és kedvező buszfeltételek vannak.

Tetszik nekem, és te is túl

RS-422/485 jellemzők hosszú kábelhosszúsága, zaj elleni robusztusság stb. - kiváló választás az ipari alkalmazásokhoz. Ennek a cikknek azonban egy része azt mutatja be, hogy az RS-422/485 számos elektronikus és elektromechanikus rendszer számára jó megoldás, még akkor is, ha nem igényel minden funkciót. Kedvező véleményem az RS-422/485-ről elsősorban három szempontra épül: a design egyszerűsége, az IC-k és app jegyzetek kiváló támogatása és a zajkibocsátás.

Ne komplikáld túl

Annak ellenére, hogy több éves tapasztalattal rendelkezik a különféle soros kommunikációs protokollok között, az UART még mindig a kedvencem. Ez egyszerű és megbízható, minimális összeköttetést igényel, és nem lennék meglepve, hogy minden piacon megtalálható mikrokontroller támogatja. Lehet, hogy egy kicsit primitív, de mindig írhatsz néhány firmware-t, hogy végrehajthasd az áramlásvezérlést vagy az eszközazonosítást vagy hibaellenőrzést az adott alkalmazásban.

Mindenesetre az a lényege, hogy az UART-t tetszésem szerint használom, és az RS-422/485 nagyszerű fizikai réteg az UART kommunikációhoz.

A szakértők támogatása

Az RS-422/485-öt egyszerűen beilleszthetjük a tervezésbe: csak annyit kell egy fordító / adó-vevő IC, és sok közül választhat. Ezek az eszközök tipikus logikai jeleket RS-422/485 differenciáljelekké alakítanak át, és az RS-422/485 szabványoknak való megfelelés biztosítása érdekében bármilyen más bosszantó részletet igényelnek. És ha nem biztos benne, hogy pontosan hogyan terveznéd meg a kommunikációs buszodat, akkor rengeteg útmutatást találsz az alkalmazásjegyzetekben és az adatlapokban.

Zaj

A zajvédelmi kérdések nem korlátozódnak az ipari létesítményekre és az avionikai berendezésekre. A zajforrások mindenhol megtalálhatók, és mindig jó ötlet, ha egy kicsit robusztusságot építenek be a rajzainkba - különösen akkor, ha valami hasonló, mint egy csiszolt DC motor közvetlenül az áramköri lapon. Az RS-422/485, néhány árnyékolt csavart érpárú kábelezéssel együtt, hatékony, mégis viszonylag fájdalommentes módja annak, hogy minden elektronikus rendszerben zaj-rezisztenciát tervezzen.

Következtetés

Remélem, hogy ez a cikk világos képet alkot arról, hogy mi az RS-422/485, és miért lehet jó kommunikációs felület a következő rendszerhez. Egy jövőbeni cikkben megvitatom az RS-422/485 elektromos jellemzőit és a megvalósítás részleteit.