¿Cuál es el concepto de la interfaz RS485 primero?
En resumen, es un estándar de características eléctricas, definido por la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones y la Alianza de Industrias Electrónicas. La red de comunicación digital que utiliza este estándar puede transmitir señales de manera efectiva a largas distancias y en entornos con alto ruido electrónico. RS-485 permite configurar redes locales de bajo costo y enlaces de comunicación de múltiples sucursales.
RS485 tiene dos tipos de cableado: sistema de dos cables y sistema de cuatro cables. El sistema de cuatro cables sólo puede lograr comunicación punto a punto y rara vez se utiliza en la actualidad. Actualmente, se utiliza principalmente el método de cableado del sistema de dos cables.
En la ingeniería actual débil, la comunicación RS485 generalmente adopta un método de comunicación maestro-esclavo, es decir, un host con varios esclavos.
Si tiene un conocimiento profundo de RS485, encontrará que, de hecho, hay mucho conocimiento en su interior. Por lo tanto, elegiremos algunas cuestiones que normalmente consideramos en la electricidad débil para que todos las aprendan y comprendan.
Reglamento Eléctrico RS-485
Debido al desarrollo de RS-485 a partir de RS-422, muchas regulaciones eléctricas de RS-485 son similares a RS-422. Si se adopta una transmisión balanceada, es necesario conectar resistencias de terminación a la línea de transmisión. RS-485 puede adoptar métodos de dos y cuatro cables, y el sistema de dos cables puede lograr una verdadera comunicación bidireccional multipunto, como se muestra en la Figura 6.
Cuando se utiliza una conexión de cuatro cables, como RS-422, solo se puede lograr comunicación punto a punto, es decir, solo puede haber un dispositivo maestro y el resto son dispositivos esclavos. Sin embargo, tiene mejoras en comparación con RS-422 y puede conectar 32 dispositivos más en el bus independientemente del método de conexión de cuatro o dos cables.
La salida de voltaje del modo común RS-485 está entre -7 V y +12 V, y la impedancia de entrada mínima del receptor RS-485 es 12 k; el controlador RS-485 se puede aplicar en redes RS-422. RS-485, al igual que RS-422, tiene una distancia máxima de transmisión de aproximadamente 1219 metros y una velocidad de transmisión máxima de 10 Mb/s. La longitud del par trenzado balanceado es inversamente proporcional a la velocidad de transmisión y la longitud máxima del cable especificada solo se puede utilizar cuando la velocidad es inferior a 100 kb/s. La tasa de transmisión más alta sólo se puede lograr en una distancia muy corta. Generalmente, la velocidad de transmisión máxima de un par trenzado de 100 metros de largo es de sólo 1 Mb/s. RS-485 requiere dos resistencias terminales con un valor de resistencia igual a la impedancia característica del cable de transmisión. Cuando se transmite a una distancia rectangular, no se necesita una resistencia terminal, que generalmente no se requiere por debajo de 300 metros. La resistencia terminal está conectada en ambos extremos del bus de transmisión.
Puntos claves para la instalación de red de RS-422 y RS-485
RS-422 puede admitir 10 nodos, mientras que RS-485 admite 32 nodos, por lo que varios nodos forman una red. La topología de la red generalmente adopta una estructura de bus adaptada al terminal y no admite redes en anillo o en estrella. Al construir una red, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
1. Utilice un cable de par trenzado como bus y conecte cada nodo en serie. La longitud de la línea de salida desde el bus a cada nodo debe ser lo más corta posible para minimizar el impacto de la señal reflejada en la línea de salida en la señal del bus.
2. Se prestará atención a la continuidad de la impedancia característica del bus, y se producirá reflexión de la señal en la Clasificación de discontinuidades de impedancia. Las siguientes situaciones pueden provocar fácilmente esta discontinuidad: diferentes secciones del autobús utilizan cables diferentes, o hay demasiados transceptores instalados muy juntos en una determinada sección del autobús, o hay ramales demasiado largos que llegan al autobús.
En resumen, se debe proporcionar un canal de señal único y continuo como bus.
¿Cómo considerar la longitud del cable de transmisión cuando se utiliza la interfaz RS485?
Respuesta: Cuando se utiliza la interfaz RS485, la longitud máxima del cable permitida para la transmisión de señales de datos desde el generador a la carga en una línea de transmisión específica es una función de la velocidad de la señal de datos, que está limitada principalmente por la distorsión de la señal y el ruido. La curva de relación entre la longitud máxima del cable y la velocidad de la señal que se muestra en la siguiente figura se obtiene utilizando un cable telefónico de par trenzado con núcleo de cobre de 24 AWG (con un diámetro de cable de 0,51 mm), con una capacitancia de derivación de línea a línea de 52,5 PF/M. y una resistencia de carga terminal de 100 ohmios.
Cuando la velocidad de la señal de datos disminuye por debajo de 90 Kbit/S, suponiendo una pérdida de señal máxima permitida de 6 dBV, la longitud del cable se limita a 1200 M. De hecho, la curva de la figura es muy conservadora y, en el uso práctico, es posible lograr una longitud de cable mayor.
Cuando se utilizan cables con diferentes diámetros de alambre. La longitud máxima del cable obtenida es diferente. Por ejemplo, cuando la velocidad de la señal de datos es de 600 Kbit/S y se utiliza un cable de 24 AWG, en la figura se puede ver que la longitud máxima del cable es de 200 m. Si se utiliza un cable 19AWG (con un diámetro de alambre de 0,91 mm), la longitud del cable puede ser superior a 200 m; Si se utiliza un cable 28AWG (con un diámetro de alambre de 0,32 mm), la longitud del cable solo puede ser inferior a 200 m.
¿Cómo lograr la comunicación multipunto de RS-485?
Respuesta: Sólo un transmisor puede enviar por el bus RS-485 a la vez. Modo semidúplex, con un solo maestro-esclavo. Modo full duplex, la estación maestra siempre puede enviar y la estación esclava solo puede tener un envío. (Controlado por y DE)
¿En qué condiciones se debe utilizar la coincidencia de terminales para la comunicación de la interfaz RS-485? ¿Cómo determinar el valor de resistencia? ¿Cómo configurar resistencias coincidentes de terminales?
Respuesta: En la transmisión de señales a larga distancia, generalmente es necesario conectar una resistencia de adaptación del terminal en el extremo receptor para evitar la reflexión y el eco de la señal. El valor de resistencia de adaptación del terminal depende de las características de impedancia del cable y es independiente de la longitud del cable.
RS-485 generalmente utiliza conexiones de par trenzado (apantalladas o no apantalladas), con una resistencia terminal normalmente entre 100 y 140 Ω, con un valor típico de 120 Ω. En la configuración real, una resistencia terminal está conectada a cada uno de los dos nodos terminales del cable, el más cercano y el más lejano, mientras que el nodo en el medio no se puede conectar a la resistencia terminal, de lo contrario se producirán errores de comunicación.
¿Por qué la interfaz RS-485 todavía tiene salida de datos desde el receptor cuando se detiene la comunicación?
Respuesta: Dado que RS-485 requiere que todas las señales de control de habilitación de transmisión estén apagadas y la habilitación de recepción sea válida después de enviar datos, el conductor del autobús ingresa a un estado de alta resistencia y el receptor puede monitorear si hay nuevos datos de comunicación en el autobús.
En este momento, el bus está en un estado de accionamiento pasivo (si el bus tiene una resistencia coincidente de terminales, el nivel diferencial de las líneas A y B es 0, la salida del receptor es incierta y es sensible al cambio de la señal diferencial en línea AB; si no hay coincidencia de terminales, el bus está en un estado de alta impedancia y la salida del receptor es incierta), por lo que es vulnerable a interferencias de ruido externo. Cuando el voltaje de ruido excede el umbral de la señal de entrada (valor típico ± 200 mV), el receptor emitirá datos, lo que provocará que el UART correspondiente reciba datos no válidos, lo que provocará errores de comunicación normales posteriores; Otra situación puede ocurrir en el momento en que se enciende/apaga el control de habilitación de transmisión, lo que hace que el receptor emita una señal, lo que también puede causar que UART reciba incorrectamente. Solución:
1) En el bus de comunicación, el método de tirar hacia arriba (línea A) en el mismo extremo de entrada de fase y tirar hacia abajo (línea B) en el extremo de entrada de fase opuesta se utiliza para sujetar el bus, asegurando que la salida del receptor esté en una nivel fijo "1"; 2) Reemplace el circuito de interfaz con productos de interfaz de la serie MAX308x con modo de prevención de fallas incorporado; 3) Eliminar a través de medios de software, es decir, agregar de 2 a 5 bytes de sincronización iniciales dentro del paquete de datos de comunicación, solo después de que se cumpla el encabezado de sincronización puede comenzar la comunicación de datos real.
Atenuación de señal de RS-485 en cables de comunicación
El segundo factor que afecta la transmisión de la señal es la atenuación de la señal durante la transmisión por cable. Un cable de transmisión puede verse como un circuito equivalente compuesto por una combinación de capacitancia distribuida, inductancia distribuida y resistencia.
La capacitancia distribuida C de un cable se genera principalmente mediante dos hilos paralelos de un par trenzado. La resistencia del cable tiene poco efecto sobre la señal aquí y puede ignorarse.
La influencia de la capacitancia distribuida en el rendimiento de transmisión del bus RS-485
La capacitancia distribuida de un cable se genera principalmente mediante dos hilos paralelos de un par trenzado. Además, también existe una capacitancia distribuida entre el cable y tierra que, aunque es muy pequeña, no puede ignorarse en el análisis. El impacto de la capacitancia distribuida en el rendimiento de la transmisión del bus se debe principalmente a la transmisión de señales fundamentales en el bus, que sólo pueden expresarse en formas "1" y "0". En un byte especial, como 0x01, la señal "0" permite suficiente tiempo de carga para el condensador distribuido. Sin embargo, cuando llega la señal "1", debido a la carga en el capacitor distribuido, no hay tiempo para descargarse, y (Vin+) - (Vin -) - sigue siendo mayor a 200mV. Esto da como resultado que el receptor crea erróneamente que es "0", lo que en última instancia genera errores de verificación CRC y un error de transmisión de toda la trama de datos.
Debido a la influencia de la distribución en el bus, se producen errores en la transmisión de datos, lo que resulta en una disminución en el rendimiento general de la red. Hay dos formas de resolver este problema:
(1) Reducir los baudios de la transmisión de datos;
(2) Utilice cables con pequeños condensadores distribuidos para mejorar la calidad de las líneas de transmisión.
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Hora de publicación: 06-jul-2023