Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
TIA-485-A (пересмотр EIA-485)
СтандартANSI / TIA / EIA-485-A-1998
Утверждено: 3 марта 1998 г.
Подтверждено: 7 декабря 2012 г.
Физические носителиСбалансированный соединительный кабель
Топология сетиТочка-точка , многоабонентская , многоточечная
Максимальное количество устройствНе менее 32 шт. Нагрузок
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 EIA-485 , представляет собой стандарт, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в системах последовательной связи . Электрическая сигнализация сбалансирована , поддерживаются многоточечные системы. Стандарт опубликован совместно Ассоциацией телекоммуникационной отрасли и Альянсом электронной промышленности (TIA / EIA). Сети цифровой связи, реализующие этот стандарт, могут эффективно использоваться на больших расстояниях и в электрически зашумленной среде . К такой сети можно подключить несколько приемников по линейной многоточечной шине.. Эти характеристики делают RS-485 полезным в промышленных системах управления и подобных приложениях.

Обзор [ править ]

RS-485 поддерживает недорогие локальные сети и многоточечные каналы связи, используя ту же дифференциальную передачу сигналов по витой паре, что и RS-422 . Принято считать, 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 показывает практика , 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, в котором схема драйвера не может быть отключена, драйверы RS-485 используют логику с тремя состояниями, позволяющую отключать отдельные передатчики. Это позволяет RS-485 реализовать топологию линейной шины с использованием только двух проводов. Оборудование, расположенное вдоль набора проводов RS-485, взаимозаменяемо называется узлами, станциями или устройствами. [4] Рекомендуемое расположение проводов - это соединенная серия двухточечных (многоточечных) узлов, т. Е. Линия или шина , а не звезда , кольцо., или многосвязная сеть. Топологии «звезда» и «кольцо» не рекомендуются из-за отражения сигналов или слишком низкого или высокого оконечного сопротивления. Если звездообразная конфигурация неизбежна, доступны специальные повторители 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 на двух концах кабеля должен быть оконечный резистор, подключенный поперек двух проводов. Без оконечных резисторов отражение сигнала от неизолированного конца кабеля может вызвать повреждение данных. Согласующие резисторы также снижают чувствительность к электрическим шумам из-за более низкого импеданса. [ требуется дополнительное пояснение ] Значение каждого оконечного резистора должно быть равно характеристическому импедансу кабеля (обычно 120 Ом для витых пар). Терминатор также включает в себя подтягивающие и понижающие резисторы для обеспечения отказоустойчивости.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 молчат или обесточены. [5]

Стандарт [ править ]

Когда-то EIA обозначало все свои стандарты префиксом «RS» ( рекомендованный стандарт ), но EIA-TIA официально заменило «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 применению 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 уровень . Он не определяет и не рекомендует какой-либо протокол связи ; Другие стандарты определяют протоколы связи по каналу RS-485. Предисловие к стандарту ссылается на Бюллетень по телекоммуникационным системам TSB-89, который содержит рекомендации по применению, в том числе 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: определение единичной нагрузки, диапазоны напряжений, напряжения холостого хода, пороговые значения и переходные допуски. Он также определяет три точки интерфейса генератора (сигнальные линии); A, B и C. Данные передаются по A и B. C - это наземная ссылка. 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 [ править ]

RS-485, как и RS-422, можно сделать полнодуплексным , используя четыре провода. [8] Поскольку RS-485 является многоточечной спецификацией, во многих случаях это не обязательно или нежелательно. RS-485 и RS-422 могут взаимодействовать с некоторыми ограничениями. [9]

Конвертеры, повторители и звездообразная топология [ править ]

Доступны преобразователи между RS-485 и RS-232 , позволяющие персональному компьютеру обмениваться данными с удаленными устройствами. Используя повторители, можно сформировать очень большие сети RS-485. TSB-89A, Руководство по применению TIA / EIA-485-A не рекомендует использовать звездообразную топологию. [10]

Приложения [ править ]

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 физического уровня для передачи данных между контроллером и дисководом. RS-485 используется для низкоскоростной передачи данных в автобусах салонов коммерческих самолетов . Он требует минимального количества проводов и может разделять проводку между несколькими сиденьями, что снижает вес.

Они используются в программируемых логических контроллерах и на заводе. RS-485 используется в качестве физического уровня, лежащего в основе многих стандартных и проприетарных протоколов автоматизации, используемых для реализации промышленных систем управления , включая наиболее распространенные версии Modbus и Profibus . DH 485 - это запатентованный протокол связи, используемый Allen-Bradley в их 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 использованием протокола DMX512 . RS-485 служит физическим уровнем для цифрового аудиосоединения AES3 .

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

Протоколы [ править ]

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 обеспечивается соблюдением только уровней сигнала.

Сигналы [ править ]

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:

  • A , 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 можно рассматривать как неинвертирующий сигнал, а 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, в том числе:

  • Intersil , как видно из их технических данных на трансивер ISL4489 [15]
  • Maxim , как видно из их технических данных на трансивер MAX483 [16]
  • Линейная технология , как показано в их техническом описании для LTC2850, LTC2851, LTC2852 [17]
  • Analog Devices , 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] Следует соблюдать осторожность при использовании именования A / B. Чтобы избежать путаницы при именовании 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. В режиме ожидания)

В дополнение к соединениям A и B может присутствовать дополнительное третье соединение (стандарт TIA требует наличия общего обратного пути между всеми заземлениями цепи вдоль симметричной линии для правильной работы) [28], называемого SC , G или эталонным. , опорная земля общего сигнала, используемая приемником для измерения напряжений A и B. Это соединение может использоваться для ограничения синфазного сигнала.что может быть впечатлено на входах ресивера. Допустимое синфазное напряжение находится в диапазоне от –7 В до +12 В, т. Е. ± 7 В сверх диапазона сигнала 0–5 В. Несоблюдение этого диапазона приведет, в лучшем случае, к искажению сигнала и, в худшем случае, к повреждению подключенных устройств.

Следует позаботиться о том, чтобы соединение SC, особенно при длинных кабельных трассах, не приводило к попытке соединить разрозненные заземления вместе - разумно добавить некоторое ограничение тока к соединению SC. 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 подключены к винтовым клеммам , сверхминиатюрным D- разъемам или другим типам разъемов.

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

Пример формы волны [ править ]

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

Сигнал показан синим, B - красным

См. Также [ править ]

  • Список сетевых автобусов
  • UART

Заметки [ править ]

  1. ^ При некоторых условиях может использоваться до скорости передачи данных 64 Мбит / с. [1]
  2. ^ В этом утверждении есть очевидная опечатка, поскольку оба состояния в стандарте обозначены двоичной 1 . На следующем рисунке видно, что выключенное состояние соответствует двоичной единице, а состояние включения соответствует двоичному нулю.
  3. ^ Для Modbus , BACnet и Profibus маркировка A / B обозначает A как отрицательный зеленый провод, а 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] имеет смысл, что A (зеленый, отрицательный) выше, чем B (красный, положительный). Однако это противоречит фактамчто праздный знак государства является логическим один иполяризация оконечной нагрузки ставит B на более высокое напряжение в соответствии с рекомендациями Profibus. [23] Эта так называемая проблема «надоедливой полярности» [24] вызвала замешательство, которое заставило авторов подумать, что A инвертирует в самом стандарте TIA-485-A [25], и посоветовали поменять местами, что такое A и B, в драйверах и маркировке линий. как можно прочитать в разделе бюллетеня по применению: «Соображение дизайна № 3: Иногда шинный узел A на самом деле не является шинным узлом A ». [26] В настоящее время обычным дизайнерским решением является выполнение этой инверсии, которая включает следующую цепочку полярностей: UART / MCUхолостой ход → TTL / CMOS = +5 В → Напряжение на линии B > Напряжение на линии A , подразумевая A , зеленый провод, действительно подключено к инвертирующему сигналу драйвера , как показано в техническом документе. [27]

Ссылки [ править ]

  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. ^ Сольтеро, 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) . 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 . [ требуется страница ]
  5. ^ «Указание по применению 847 FAILSAFE смещения дифференциальных шин» (PDF) . Техасские инструменты . 2011 г.
  6. ^ "Обрезка-жир-проч-RS-485-конструкций" . EE Times . 2000 г.
  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. ^ Часто задаваемые вопросы по СОЕДИНЕНИЯМ RS-485 , Advantech B + B SmartWorx , получено 8 марта 2019 г.
  9. ^ В чем разница между связью RS422 и связью RS485? , Brainboxes LLC , дата обращения 08.03.2019
  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 оригинала на 2012-03-10 . Проверено 10 сентября 2010 года .
  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) . Техасские инструменты . 2003 г.
  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. Архивировано из оригинального (PDF) 04.12.2004.
  16. ^ "Технические данные 19-0122 - MAX481 / MAX483 / MAX485 / MAX487 – MAX491 / MAX1487: маломощные приемопередатчики RS-485 / RS-422 с ограниченной скоростью нарастания напряжения" (PDF) . Максим Интегрированный . Сентябрь 2009 г.
  17. ^ "Приемопередатчики RS485 / RS422 LTC2850 / LTC2851 / LTC2852 3,3 В 20 Мбит / с" (PDF) . Корпорация Линейных Технологий . 2007. Архивировано из оригинального (PDF) 02.03.2011.
  18. ^ «ADM3483 / ADM3485 / ADM3488 / ADM3490 / ADM3491 (Rev. E)» (PDF) . Analog Devices, Inc. 22 ноября 2011 г.
  19. ^ "Таблица данных 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 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

Внешние ссылки [ править ]

  • «Магазин стандартов TIA: TIA-485, редакция A» . TIA. 7 декабря 2012 . Дата обращения 2 сентября 2020 . - Стандарт в продаже от текущего издателя.
  • «Учебник 763: Рекомендации по правильному подключению сети RS-485 (TIA / EIA-485-A)» . Максим Интегрированный . 19 ноября 2001 г.
  • «Распиновка кабеля RS232 - RS485» . Pinouts.ru. 7 октября 2012 г.
  • «Последовательная информация RS485» . Ламмерт Бис. Август 2012 . Проверено 12 ноября 2012 года . - Практическая информация о внедрении RS485
  • Марэ, Хайн (2008). «Примечание по применению AN-960: Руководство по реализации схемы RS-485 / RS-422» (PDF) . Аналоговые устройства .