Удобно и надеждно предаване на данни с RS-422 и RS-485

Електронен (дигитален) ръчен кантар до 50кг за измерване на багаж, риба, покупки, дрехи, риболовен (Юни 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Удобно и надеждно предаване на данни с RS-422 и RS-485


Тази статия представя интерфейсите RS-422 и RS-485 и обяснява защо може да искате да ги използвате във вашите проекти.

Свързана информация

  • Защо и как на диференциалното сигнализиране
  • Техника за двойно буфериране UART: Прекъсваем

Повечето от нас са запознати с RS-232 - този здрав, но неудобен стандарт, който е завинаги свързан със спомените ни за все по-остарелият сериен порт на компютъра. Може да сте по-малко запознати с RS-422 и RS-485, които всъщност (както подсказват имената), свързани с RS-232.

Не правете грешката да приемете, че тези нови стандарти споделят характеристиките, които правят RS-232 толкова несъвместима със съвременните електронни системи. RS-422 и RS-485 са важни подобрения в темата RS-232, а едната или другата може би е добър избор за следващата ви цифрова комуникационна връзка.

Първо: RS-422 срещу RS-485

Тези два стандарта обикновено са групирани заедно, защото имат толкова много общи неща. Но те със сигурност не са идентични, а RS-422 и RS-485 устройствата не са напълно взаимозаменяеми. Първо, ще обсъдя видни различия между двата стандарта. Тогава за останалата част от статията можем да опростим, като се позова на тях като "RS-422/485".

RS-422 и RS-485 позволяват няколко устройства на автобус (т.е. не сте ограничени до един предавател и един приемник). RS-422 обаче може да се използва само за буфер с няколко капки, т.е. диференциалната двойка може да има множество приемници, а само един предавател.

С RS-422 и една диференциална двойка, еднопосочната трансмисия (от майстор до робот) е всичко, което получавате. Ако робът трябва да има способността да отговаря на капитана, трябва да имате друга диференциална двойка (и тази двойка също ще има само един активен предавател).

Максималният брой приемници на двужична шина RS-422 е десет (добре, вид … вижте дискусията "Зареждане на устройства" по-долу).

С RS-485, от друга страна, можете да разполагате с действителна многоточкова система, където "точка" вместо "капка" означава, че една диференциална двойка може да поддържа множество предаватели, както и множество приемници.

Тази шина RS-485 осигурява двупосочна комуникация, но е полудуплексна. Имате нужда от втора диференциална двойка, ако искате пълен дуплекс.

RS-485 също увеличава капацитета на шината на 32 устройства.

(Всъщност, това не е толкова просто - стандартът определя максимално 32 "единица натоварвания" и всъщност можете да свържете повече от 32 устройства, като използвате интегрални схеми RS-485, които представят на автобуса само малка част от единица натоварване. Това е малко сложно и честно казано това е моментът, в който започвам да губя интерес … Но ако сте по-посветени от мен, можете да прочетете повече тук.)

Едно напълно разглобено RS-485 шина е интерфейс със сериозно високо качество. В допълнение към ползите, обсъдени по-късно в тази статия, можете да имате многобройни приемо-предаватели, които споделят едни и същи два проводника, а всяко устройство в автобуса може да изпраща данни до всяко друго устройство в автобуса.

Друга важна точка е, че RS-485 е разширение на RS-422. С други думи, RS-485 добавя или подобрява функционалността, но не противоречи на нищо в стандарта RS-422. Така че RS-485 устройството може да се използва в RS-422 мрежа, но RS-422 устройствата не са непременно съвместими със съществуваща RS-485 мрежа.

Основите

RS-422/485 е интерфейс със сериен комуникационен интерфейс с умерена скорост четири или двутактов, пълно или половин дуплекс, който поддържа мулти-капка (RS-422) или многоточкова (RS-485) архитектура. Ето някои коментари за тези характеристики:

  • Не можете да предавате и приемате по едно и също време една и съща диференциална двойка, така че двужичната версия е ограничена до половин дуплекс. Пълна дуплексна работа е възможна, когато шината съдържа две диференциални двойки.
  • Въпреки че основният приемо-предавател RS-422/485 не ви ограничава до конкретен формат за серийни данни, очевидният избор тук е UART (универсален асинхронен приемник / предавател), защото като цяло работим с една диференциална двойка между предавателя и приемник - нямаме допълнителни линии за сигнал за подчинение на роб (както при SPI) или часовник (както в I²C).
  • Информацията се предава чрез балансирани диференциални сигнали. По този начин RS-422/485 осигурява всички предимства, свързани с диференциалната сигнализация - подобрен шумов имунитет, намалено генериране на EMI (електромагнитни смущения), по-ниска консумация на енергия, по-висока скорост. Можете да прочетете повече за диференциалното сигнализиране тук.

Диференциални изходни вълни, генерирани от предавател RS-422/485 от Maxim Integrated.

  • Може би "умерена скорост" е малко прекалено щедър в тази възраст от 5 гига бита / секунда USB връзки. И всъщност не можете да зададете единична максимална скорост за данни за RS-422/485, тъй като системните променливи влияят върху честотната граница, при която комуникацията става ненадеждна.
    • Доминиращата променлива тук е дължината на кабела; това приложение от Texas Instruments казва, че скоростта на предаване на данни, умножена по дължината на кабела в метри, не трябва да бъде по-голяма от 10 8 . Така че според това правило автобус с много къс кабел може да се справи с 100 Mbps, но тази бележка от Максим показва, че по-разумната горна граница е нещо като 50 Mbps. Но след това, Intersil и Linear Technology продават RS-422/485 приемо-предаватели, рекламирани на 100 Mbps, така че е справедливо да се предположи, че тази скорост на предаване на данни е осъществима, ако имате правилните IC и благоприятни условия на автобуса.

Харесва ми, а ти също можеш

RS-422/485 характеристики - дълги дължини на кабелите, устойчивост на шум и др. Го правят отличен избор за индустриални приложения. Въпреки това част от целта ми с тази статия е да докажа, че RS-422/485 е добра опция за много електронни и електромеханични системи, дори ако не се нуждаете от цялата функционалност, която предлага. Моят благоприятен изглед към RS-422/485 се основава основно на три съображения: простота на дизайна, отлична поддръжка от интегрални схеми и бележки за приложения и шумови ефекти.

Не го усложнявай

Въпреки дългогодишния опит с различни серийни комуникационни протоколи, UART все още е любимата ми. Това е проста и надеждна, изисква минимални взаимовръзки и не бих се изненадал да установя, че тя се поддържа от всеки микроконтролер на пазара. Тя може да е малко примитивна, но винаги можете да напишете някакъв фърмуер, за да приложите каквото и да е управление на потока или идентификация на устройството или проверката на грешките е необходима във вашето конкретно приложение.

Както и да е, моята точка тук е, че ми харесва да използвам UART винаги, когато мога и RS-422/485 е страхотен физически слой за UART комуникация.

Подкрепа от експертите

Лесно е да включите RS-422/485 във вашия дизайн: почти всичко, от което се нуждаете, е преводач / приемник IC, и има много да избирате. Тези устройства преобразяват типичните логически сигнали в диференциални сигнали RS-422/485 и обработват каквито и да е други досадни детайли, необходими за осигуряване на съответствие с стандарта RS-422/485. И ако не сте сигурни как точно да проектирате вашия конкретен комуникационен автобус, ще намерите много указания в бележките за приложения и информационните листове.

шум

Загрижеността за шума не се ограничава до промишлени инсталации и авиационно оборудване. Източниците на шум са навсякъде и винаги е добра идея да включите малка устойчивост във вашите проекти - особено ако имате нещо като черен DC мотор непосредствено до вашата платка. RS-422/485, заедно с някои екранирани кабели с усукана двойка, е ефективен, но относително безболезнен начин за проектиране на устойчивост на шум във всяка електронна система.

заключение

Надявам се, че тази статия ви даде ясна представа за това какво е RS-422/485 и защо може да е добър комуникационен интерфейс за следващата ви система. В бъдеща статия ще обсъдя RS-422/485 електрически характеристики и подробности за изпълнението.