Serial line

Построение распределенных систем автоматизации

на базе Modicon M340/TSX Premium

Последовательная асинхронная связь

[email protected] (учебный центр Модикон-Киев) Автор: Александр Пупена

www.asu.in.ua

Учебный центр Модикон-Киев NET М340 Serial 1

mailto:[email protected]

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

Приемопередатчики

Учебный центр Модикон-Киев NET Serial 2

Симплекс, дуплекс, полудуплекс


Прямое кодирование


Модуляция


Асинхронная/синхронная связь


Синхронизация?

Синхронные интерфейсы Асинхронные интерфейсы • передача больших объемов битовых

последовательностей; • синхронизация через определенные

промежутки времени; • наличие доп. ресурсов (или шире полосы

пропускания); • более дорогой • …..

• битовая последовательность делится на порции (символы);

• синхронизация только в начале передачи символа (старт-бит);

• недорогой (очень много схем UART)

Символ и UART


Передача двох символов: 1-й – 11011000; 2-й – 00100011. Бит паритета – нечетный; 1 стоповый бит

Отсутствие передачи: состояние = 1 Стартовый бит (Start) – сигнал начала передачи символа: состояние =0 на протяжении 1 бита Биты данных – количество зависит от протокола Бит паритета (Parity) – контроль четности: Odd(нечет), Even(чет), None(нет) Стоп биты (Stop) – минимальная пауза между символами: состояние (=1) на протяжении 1, 1.5, 2 битов Битовая скорость (baud rate) выбирается с ряда доступных: популярные 9600 бит/с, 19200 бит/с, для RS232 - 115200 бит/с

RS-232. Предназначение


RS-232

нуль модем

DTE DTE

в

RS-232 DTE DTE DCE DCE

RS-232 лінія а

RS-232 ПК1

Модем1 RS-232

ПК2 COM

COM

Модем2 телефонна лінія

б

З’єднання за допомогою RS-232: а – схема з’єднання DTE з використанням DCE; б – приклад з’єднання двох ПК (як DTE) через модем (як DCE); в – схема

з’єднання двох DTE без DCE (нуль-модемний зв’язок)

RS-232. Нуль-модемная связь


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

- минимум 3 провода; - дуплексная связь; - максимум 2 устройства; - до 15 м (больше не гарантируется); - гальванически не изолирован (при подключении одно

устройство должно быть отключено); - до 115200 бит/с;

RS-232. Ассиметричный интерфейс


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

- очень чувствителен к наводкам (не промышленный);

RS-232. Дополнительные сигналы


Сигнал DB-25S DB-9S Призначення

PG 1 - Захисна земля (Protected Ground). З’єднується з корпусом пристрою і екраном кабелю.

SG 7 5 Сигнальна земля (Signal Ground), відносно неї діють 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" означає наявність даних у комп’ютера для передачі. При напівдуплексі – перемикання модему в режим передачі.

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

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

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

DCD 8 1 IN Виявлення несучої (Data Carried Detected). "Відкл" модем сигналізує про сигнал поганої якості

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

RS-232. Summary


RS-422. Симметричный передатчик


RS-422. Свойства


- дифференциальный приемо-передатчик: менее чувствителен к внешним излучениям; - дуплекс: передатчик никогда не отключается, построение шины невозможно; - 5-ти проводная или 4-х проводная схема подключения; - 1 передатчик и до 10 приемников; - скорость до 10 мбит/с (при малых расстояниях); - расстояние до 1200 м (при скоростях порядка 9600 бит/с); - среда передачи – экранированная витая пара; - на больших длинах (>200 м) на концах следует выставлять терминаторы (например сопротивление

R=характерист. волновой импеданс линии)

RS-422. Summary


RS-485 (EIA/TIA 485). Особенности


- электрически совместим с RS-422; - доп. сигнал на приемопередатчики: включение/отключение передатчика (DE)– полудуплекс,

возможность шинных топологий; - один передатчик рассчитан на 32 приемника сопротивлением 12 кОм, или 64 приемника сопротивл. 24

кОм …; - типичная схема – 3-х проводная или 2-х проводная; - полярности A и B у всех производителей РАЗНЫЕ, по этому соединяйте «+» с «+» и «-» с «-» вместо «А» с

«А» и «В» с «В» - на скоростях 19200 бит/с разрешаются ответвления от шины (порядка 10 м), большие ответвления не

разрешены – нарушается топология, возможны отражения с искажениями сигнала

RS-485 (EIA/TIA 485). Поляризация


- при отсутствии передачи – все передатчики отключены; - 0В на входе приемника может по разному

интерпретироваться; - минимальные паразитные помехи смещают линию в -200

мВ (лог.0) – стартовый бит; - нужно защитное смещение: питание + резисторы

смещения для поляризации линии в состояние лог.1 при отсутствии передачи;

- поляризация в разных сетях на базе RS-485 по разному: централизованная (Modbus RTU/ASCII), распределенная (UNITELWAY), двухточечная (Profibus DP);

- разные узлы по разному реагируют на отсутствие поляризации;

- иногда поляризацию приходится реализовывать самостоятельно;

RS-485 (EIA/TIA 485). Терминаторы линии


- ставятся в 2-х концах шины; - до 200 м не обязательны; - как правило Rt=характеристическому волновому сопротивлению кабеля (120 Ом); - дополнительно используют конденсатор для уменьшения нагрузки на передатчики и питание поляризации; -

RS-485 (EIA/TIA 485). Summary


RS-485 (EIA/TIA 485). Репитеры


- ставятся при больших длинах (>1000 м), или больших количествах устройств (>32 на 12кОм), или при необходимости больших ответвлений;

- репитер – два приемопередатчика, соединены между собой, гальванически развязаны; - вносят дополнительные задержки в передачу сигнала, связаны с управлением DE;

RS-485 (EIA/TIA 485). Репитеры – варианты управление DE


Стандартные интерфейсы. Сравнение


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

Преобразователи интерфейсов. USB<->RS232, RS232<->RS-485, USB<->RS485


- для совместимости интерфейсов; - RS232<->RS485 и USB<->RS485 требуют

управлением передатчиком (DE); - различные алгоритмы управления DE (например

RTS или автоматически); не знание алгоритма часто приводит к нерабочей схеме!

- USB<->RS232 и USB<->RS485 видны как СОМ-порты;

Преобразователи интерфейсов. RS232<->RS-485 Пример управления RTS


Engineering

Serial line