2 1 Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси

Промислові мережі та інтеграційні технології

Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси

реєстрація [email protected]

автор і лектор: Олександр Пупена ([email protected]) зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua)

16.03.2015 NET - serial line [email protected] 1

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://www.asu.in.ua/

RS-232. Призначення


RS-232

нуль модем

DTE DTE

в

RS-232 DTE DTE DCE DCE

RS-232 лініѐ а

RS-232 ПК1

Модем1 RS-232

ПК2 COM

COM

Модем2 телефонна лініѐ

б

З’юднаннѐ за допомогоя RS-232: а – схема з’юднаннѐ DTE з використаннѐм DCE; б – приклад з’юднаннѐ двох ПК (ѐк DTE) через модем (ѐк DCE); в – схема

з’юднаннѐ двох DTE без DCE (нуль-модемний зв’ѐзок)

RS-232. Мінімальний нуль-модемний зв'язок


G R

R G

TD RD

TD RD

SG

TXD RXD

TXD RXD

SG U

AR

T

10101101 10101101 P

roce

sso

r 10101101 10101101

UA

RT

Pro

cess

or

10101101 10101101 10101101 10101101

RS-232 RS-232

- мінімум 3 проводи; - дуплексний зв'язок; - максимум 2 пристрої; - до 15 м ( більше не гарантовано, залежить від кабелю); - на ПК гальванічно не ізольований (при підключенні один з пристроїв повинен бути

відключений ); - бітова швидкість до 115200 біт/с;

RS-232. Асиметрична (unbalanced) передача


G R

R G

TD RD

TD RD

SG

TXD RXD

TXD RXD

SG U

AR

T

10101101 10101101

Pro

cess

or 10101101 10101101

UA

RT

Pro

cess

or

10101101 10101101 10101101 10101101

RS-232 RS-232

- дуже чутливий до завад (не промисловий)

Асиметрична (unbalanced) передача


"Поскольку напрѐжение батарейки не изменѐетсѐ, то при возрастании напрѐжениѐ zAi1 или zBi1 напрѐжение на лампочке должно понизитьсѐ. То-есть лябое изменение падений напрѐжений на этих импедансах или балке влиѐет на напрѐжение, поступаящее на лампочку. В этом суть главного недостатка однопроводной (нессиметричной) схемы передачи сигналов: опорные напрѐжениѐ должны совпадать… но между лябыми двумѐ точками слоѐ земли (или слоѐ питаниѐ) имеетсѐ напрѐжениѐ шумов… если опорные напрѐжениѐ на передатчике и приемнике сильно отличаетсѐ, однопроводнаѐ схема становитсѐ неработоспособной"

http://www.williamspublishing.com/PDF/5-8459-0824-8/part.pdf









Асиметрична (unbalanced) передача


Роз'єми D-sub


В принѐтой этой фирмой системе обозначений буква D обозначает вся серия разъёмов D-sub, а втораѐ буква используетсѐ длѐ указаниѐ размера разъёма, исходѐ из числа стандартных контактов, которые могут разместитьсѐ внутри D-образного экрана (A = 15 контактов, B = 25, C = 37, D = 50, E = 9), далее следует число фактически используемых контактов, и буква, обозначаящаѐ «пол» разъёма: M — male («папа»), F — female («мама»), P — plug (штепсель/«папа»), S — socket (розетка/«мама»). Например, DB25M означает разъём D-sub с экраном, вмещаящим 25 контактов и фактическим числом контактов, равным 25. Вероѐтно потому, что в оригинальном ПК как длѐ параллельного, так и длѐ последовательного портов использовались разъёмы DB-25, многие, не понимаѐ, что «B» в данном случае означает размер экрана, стали сам разъём D-sub называть DB, вместо того, чтобы использовать обозначениѐ «DA», «DC» или «DE». Когда длѐ последовательного порта стали использовать 9-штырьковые разъёмы, их начали называть DB9 вместо DE9. Сейчас достаточно распространено, что разъёмы DE9 продаятсѐ, как DB9. Под DB9 в современном мире почти всегда подразумеваят 9-штырьковый разъём с размером экрана Е.

https://ru.wikipedia.org/wiki/D-sub

http://www.google.com.ua/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://ru.wikipedia.org/wiki/D-sub&ei=uwXyVOTaL8r4yQP0qIHQBg&psig=AFQjCNGAQ-JLNecr79WcmAGYWsWt6O1aFA&ust=1425233723866109





Сигнал DB-25 DE-9 Призначеннѐ

PG 1 - Захисна землѐ (Protected Ground). З’юднуютьсѐ з корпусом пристроя і екраном кабеля.

SG 7 5 Сигнальна землѐ (Signal Ground), відносно неї діять лінії сигналів. TD(TxD) 2 3 OUT Вихід передавача (Transmit Data). RD(RxD) 3 2 IN Вхід приймача (Receive Data).

RTS 4 7 OUT Запит дозволу на передачу (Request To Send). "Вкл" означаю наѐвність даних у комп’ятера длѐ передачі. При напівдуплексі – перемиканнѐ модему в режим передачі.

CTS 5 8 IN Готовність передачі (Clear To Send). "Відкл" - модем заборонѐю комп’ятеру передавати йому дані.

DTR 20 4 OUT Готовність DTE (Data Set Ready). "Вкл" - комп’ятер готовий до роботи з модемом.

DSR 6 6 IN Готовність DCE (Data Terminal Ready). "Вкл" - модем готовий до роботи з комп’ятером.

DCD 8 1 IN Виѐвленнѐ несучої (Data Carried Detected). "Відкл" модем сигналізую про сигнал поганої ѐкості

RI 22 9 IN Сигнал виклику (Ring Indicator). "Вкл" – модем отримав сигнал виклику (дзвінок на телефонній лінії)

RS-232. Повний перелік сигналів


RS-232. Управління потоком даних (Flow Control)


RTS->CTS

TXD->RXD

(або DTR/DSR)

1. Апаратне управління потоком

2. Програмне XON/XOFF (XON - 11hex, XOFF – 13hex)

RS-232. Summary


Навіщо це знати? - перевірка працездатності трансиверів; - перевірка вірності підкляченнѐ;

RS-422. Симетричний передавач/приймач


RS-422. Властивості


- диференційний трансивер: менш чутливий до завад, не формую ЕМ завади; - дуплекс: передавач ніколи не відклячаютьсѐ, побудова шини неможлива; - 5-ти або 4-х провідна схема підкляченнѐ; - 1 передавач і до 10 приймачів; - бітова швидкість до 10 мбіт/с (при малих відстанѐх); - довжина лінії зв'ѐзку до 1200 м (при бітових швидкостѐх до 20 кбіт/с); - середовище передачі – екранована вита пара; - на довгих лініѐх (напр. >200 м при 20 кбіт/с) на кінцѐх лінії потрібні термінатори лінії

(наприклад резистори з опором рівним характерист. хвильовому опору кабеля )

RS-422. Summary


RS-485 (EIA/TIA 485). Додатковий сигнал керування передавачем


http://iocards.ru/index.php?section=articles&art=RS485intro#null

- електрично сумісний з RS-422; - додатковий сигнал на трансивер: вкляченнѐ/відкляченнѐ передавача (DE) та

приймача (RE)– можливість напівдуплексу, а отже використаннѐ шинних топологій;

http://www.bb-elec.com/Learning-Center/All-White-Papers/Serial/RS-422-and-RS-485-Applications-eBook/RS-422-RS-485-eBook-graphics-embedded.pdf

http://iocards.ru/index.php?section=articles&art=RS485intro




































RS-485 (EIA/TIA 485). 3-х провідна схема з'єднань


- один передавач розрахований на 32 приймача опором 12 кОм + 2 резистора 120 Ом підкляч паралельно (сумарно >54 Ом);

- типова схема – 3-х провідна або 2-х провідна;

RS-485 (EIA/TIA 485). 5-ти провідна схема з'єднань


- можливість дуплексного обміну між Master-Slave (ѐкщо підтримуютьсѐ протоколом та інтерфейсом)

- дві виті пари замість одної - тільки длѐ Master-Slave типів обміну

RS-485 (EIA/TIA 485). Залежність відстані та швидкості


RS-485 (EIA/TIA 485). A/B vs B/A


- полѐрності A і B у всіх виробників РІЗНІ, тому з'юднуйте «+» с «+» та «-» з «-» замість «А» з «А» та «В» з «В».

- інколи використовуятьсѐ маркуваннѐ Data+ та Data-, D0(-) та D1(+) – RS485 длѐ Modbus

Если напрѐжение на выходе "A" драйвера ѐвлѐетсѐ отрицательным по отношения к напрѐжения на выходе "B", то линиѐ находитсѐ в состоѐнии логической единицы ("MARK" или "OFF"). Если напрѐжение на выходе "A" драйвера ѐвлѐетсѐ положительным по отношения к напрѐжения на выходе "B", то линиѐ находитсѐ в состоѐнии логического нулѐ ("SPACE" или "ON").


RO — Receiver Output — Выход приемника. Если А >B на 200mV RO=1, если А <B на 200mV RO=0.

http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/_rtcs/maxim_rs485-2.htm







RS-485 (EIA/TIA 485). Термінатори лінії (схеми узгодження)


- ставлѐтьсѐ на обидвох кінцѐх шини; - ~ до 200 м не обов'ѐзково; - ѐк правило Rt= характеристичному імпедансу кабеля (рекомендуютьсѐ 120 Ом); - додатково використовуять конденсатори длѐ зменшеннѐ навантаженнѐ на передавчі і

живленнѐ полѐризації

без термінаторів з термінаторами

RS-485 (EIA/TIA 485). Реалізації шини


на швидкостѐх < 19200 біт/с дозволѐятьсѐ відгалуженнѐ від шини порѐдку 1 м, великі відгалуженнѐ не дозволѐятьсѐ – порушуютьсѐ топологіѐ , можливі відбиттѐ з спотвореннѐм сигналу

RS-485 (EIA/TIA 485). Помилки підключення (невірне підключення термінаторів)


без термінаторів з термінаторами

невірно-розташований термінатор

вірно-розташований термінатор

RS-485 (EIA/TIA 485). Помилки підключення (довгі відгалуження)


відгалуженнѐ = 3 м

без відгалуженнѐ

RS-485 (EIA/TIA 485). Поляризація (захисне зміщення)


- при відсутності передачі – усі передатчики відклячені; - 0 В на вході приймача може по різному інтерпретуватисѐ; мінімальні

паразитні завади можуть змістити лінія в стан лог."0" – стартовий біт; - потрібне захисне зміщеннѐ: живленнѐ + резистори зміщеннѐ (наз. PullUP

на "+", PullDown на "-") длѐ полѐризації лінії в стані лог."1" при відсутності передачі;

- полѐризаціѐ в різних мережах на базі RS-485 реалізована по різному: централізовано (Modbus RTU/ASCII), розподілено (UNITELWAY), в двох кінцевих точках (Profibus DP);

- різні вузли по різному реагуять на відсутність полѐризації; - інколи полѐризація треба робити самостійно;

RS-485 (EIA/TIA 485). Summary


http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/power.htm

http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm

http://www.cta.ru/pdf/1997-3/note1_1997_3.pdf


http://www.bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx
















































RS-485 (EIA/TIA 485). Репітери (повторювачі)


- ставлѐтьсѐ на довгих лініѐх (>1000 м), або великій кількості пристроїв (>32 при 12кОм), або за необхідності великих відгалужень;

- репітер – два трансивера, з'юднаних між собоя, гальванічно розв'ѐзані ; - вносѐть додаткові затримки в передачу сигналу, зв'ѐзані з управліннѐм DE;

RS-485 (EIA/TIA 485). Репітери – варіанти керування DE


Стандартні інтерфейси. Порівняння


Назва, стандарт EIA RS-232C EIA RS-422A EIA/TIA-485,

RS-485

20 мА „струмова петля”,CL, ИРПС,

Тип сигналу Напруга,

асиметричний

Напруга, диференційний

симетричний

Напруга, диференційний

симетричний

струм

Режим з’єднання дуплекс дуплекс напівдуплекс, дуплекс дуплекс

Максимальна кількість передавачі/приймачів

1/1 1/10

32/32 (при опорі приймачів

12кОм)

1/1 у багаточкових

схемах залежно від реалізації

Максимальна відстань (приблизно)

20 м 1200 м 1200 м декілька км

Максимальна бітова швидкість (приблизно)

115200 біт/с 10 Мбіт/с 10 Мбіт/с 1 Мбіт/с

Перетворювачі інтерфейсів. USB<->RS232, RS232<->RS-485, USB<->RS485


- длѐ сумісності інтерфейсів - RS232<->RS485 та USB<->RS485 потребуять

управліннѐ передавачем (DE); - різноманітні алгоритми керуваннѐ DE (

наприклад RTS або автоматично); не знаннѐ алгоритму часто приводить до непрацездатної схеми !

- USB<->RS232 і USB<->RS485 видимі в ПК ѐк СОМ-порти;

Перетворювачі інтерфейсів. RS232<->RS-485 Приклад керування RTSом


Приклади конфігурування інтерфейсів пристроїв


Engineering

2 1 Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси