Интерфейс RS-485

January 4, 2011 by admin Комментировать »

Ранее широко распространенный интерфейс RS-232, кроме стандартности разъемов и сигналов, имеет жестко заданный алгоритм обмена и сетку стандартных скоростей, его функциональные возможности также весьма ограничены. Протокол RS-485 является стандартом интерфейса физического уровня и разработан в соответствии с требованиями современных технологий передачи данных. поддерживает многоточечные соединения, использует симметричную линию связи и дифференциальные сигналы, обеспечивая создание сетей с количеством узлов до 32 (для стандартного входного сопротивления 12 кОм) и передачу на расстояние до 1200 м. Использование повторителей RS-485 позволяет увеличить расстояние передачи еще на 1200 м или добавить еще 32 узла. поддерживает полудуплексную связь при топологии "общая шина" (рис. 3.1).

Рис. 3.1.

Алгоритм управления интерфейсом должен исключать одновременную работу двух передатчиков. Дифференциальные сигналы, формируемые передатчиком в симметричной линии связи (витой паре), могут быть амплитудой от ±1,5 В до ±5 В с синфазной составляющей для приемников от -7 В до +12В. В примере (рис. 3.2) показаны уровни сигнала в проводниках линии связи при передаче двоичной последовательности 1011101.

Рис. 3.2. Сигналы в линии связи

Уровни сигналов на порядок выше, чем в LVDS (единицы В). Это требует соответствующего повышения мощности приемопередатчиков и ограничивает на меньшем уровне максимальную скорость передачи сигналов. Как уже указывалось, протокол RS-485 не определяет алгоритмы взаимодействия при передаче данных. Это позволяет применять этот интерфейс как универсальное средство физического уровня в существующих телекоммуникационных технологиях. Применение определенных алгоритмов управления передачей данных может накладывать какие-либо дополнительные ограничения на параметры интерфейса. Например, управление доступом к общей линии связи (алгоритм "Token bus") для предотвращения одновременной работы нескольких передатчиков требует следующего ограничения скорости: максимальная длина сегмента в зависимости от скорости: скорость передачи (кбит/с) 9,6-187,5 500 1500 12000 длина сегмента (м)   1000                                                                    400 200 100

Так как многие устройства поддерживают логическую организацию интерфейса UART, для использования RS-485 выпускают ИС преобразователей интерфейса, например МАХ1480/МАХ1490. Это позволяет существенно расширить возможности стандартного интерфейса UART микроконтроллеров, не изменяя его логическую организацию. Пример структуры сообщения для такого применения интерфейса приведен на рис. 3.3.

Отсутствие ограничений на логическую организацию в RS-485 позволяет также использовать его с любыми протоколами канального уровня. Например, в комплексе средств SIMATIC NET (Siemens) RS-485 – это реализация физического уровня для протоколов AS и PROFIBUS.

Рис. 3.3. UART-кадр в интерфейсе RS-485

часто используется при создании современных локальных сетей различного назначения. Микросхемы интерфейса RS-485 выпускают многие фирмы мира. Однако несомненным лидером в разработке и выпуске новых микросхем драйверов является известная фирма MAXIM. В настоящее время фирма выпускает более 80 типов микросхем драйверов интерфейса RS-485/422. Версия интерфейса RS-422 использует такие же сигналы и средства их обработки, но предполагает передачу и прием сигналов по раздельным линиям связи и, следовательно, полный дуплексный режим обмена данными. Такая организация интерфейса предполагает либо структуру точка-точка, либо многоточечную структуру с единственным управляющим узлом.

Все микросхемы драйверов можно условно разделить на 4 группы: микросхемы с питанием +5 В, микросхемы с расширенным диапазоном питания от 3 до 5.5 В, низковольтные микросхемы с питанием 3.3 В и микросхемы со встроенной оптической изоляцией. Основные технические характеристики этих групп микросхем приведены в табл. 3.1 – 3.4 [www.rtcs.ru]. В табл. 3.1 приведены микросхемы драйверов интерфейса RS-485/422 с питанием +5 В

В табл. 3.1 – 3.4 приняты следующие обозначения: в колонке «Состояние RxD»: P — обозначает, что управляющий вход приемника переключает его либо в открытое состояние, либо переводит его в режим энергосбережения, O — означает, что управляющий вход только включает/выключает приемник; в колонке «Режим»: H — означает полудуплексный режим, т.е. интерфейс RS-485, F — обозначает полный дуплексный режим, т.е. интерфейс RS- 422.

Тип

TxD

RxD

Состояние RxD

Режим

Быстродействие, Мбит/с

Количество станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

Корпус

MAX1481

1

1

NC

F

0.25

256

0.3

10/^MAX

MAX1482

1

1

O

F

0.25

256

0.02

14/PDIP.300 14/S0.150

MAX1483

1

1

O

H

0.25

256

0.02

8/^MAX 8/PDIP.300 8/S0.150

MAX1484

1

1

NC

F

12

256

0.3

10/^MAX

MAX1485

1

1

NC

H-

F

0.25

256

0.3

10/^MAX

MAX1486

1

1

NC

H-

F

12

256

0.3

10/^MAX

MAX1487 MAX1487E

1

1

O

H

2.5

128

±15 кВ

0.23

8/^MAX 8/PDIP.300 8/S0.150

MAX3040

4

0

0.25

±10 кВ

1

16/S0.150 16/S0.300 16/TSSOP

MAX3041

4

0

2.5

±10 кВ

1

16/S0.150 16/SO.300 16/TSSOP

MAX3042B

4

0

20

±10 кВ

1

16/SO.150 16/SO.300 16/TSSOP

Тип

TxD

RxD

Состояние RxD

Режим

Быстродействие, Мбит/с

Количество станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

Корпус

MAX3043

4

0

0.250

±10 кВ

1

16/SO.150 16/SO.300 16/TSSOP

MAX3044

4

0

2.5

±10 кВ

1

16/SO.150 16/SO.300 16/TSSOP

MAX3045B

4

0

20

±10 кВ

1

16/SO.150 16/SO.300 16/TSSOP

MAX3080 MAX3080E

1

1

P

F

0.115

256

±15 кВ

0.375

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3081 MAX3081E

1

1

P

F

0.115

256

±15 кВ

0.375

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3082 MAX3082E

1

1

P

H

0.115

256

±15 кВ

0.375

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3083 MAX3083E

1

1

P

F

0.5

256

±15 кВ

0.375

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3084 MAX3084E

1

1

P

F

0.5

256

±15 кВ

0.375

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3085 MAX3085E

1

1

P

H

0.5

256

±15 кВ

0.375

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3086 MAX3086E

1

1

P

F

10

256

±15 кВ

0.375

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3087 MAX3087E

1

1

P

F

10

256

±15 кВ

0.375

8/PDIP.300 8/SO.150

Тип

TxD

RxD

Состояние RxD

Режим

Быстродействие, Мбит/с

Количество станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

Корпус

MAX3088 MAX3088E

1

1

P

H

10

256

±15 кВ

0.375

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3089 MAX3089E

1

1

P

H / F

10

256

±15 кВ

0.375

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3093E

0

4

O

10

128

±15 кВ

2.4

16/PDIP.300 16/SO.150 16/TSSOP

MAX3095

0

4

O

10

128

±15 кВ

2.4

16/PDIP.300 16/QSOP 16/SO.150

MAX3291

1

1

O

F

10

128

2

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3292

1

1

O

F

0.01

128

2

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3443E

1

1

P

H

10

128

±15 кВ

10

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3460

1

1

P

F

20

128

2.5

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3461

1

1

P

F

20

128

2.5

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX3462

1

1

P

F

20

128

2.5

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX3463

1

1

P

H

20

128

2.5

8/PDIP.300 8/SO.150

 

 

 

Состояние RxD

 

 

Количество станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

 

Тип

TxD

RxD

Режим

Быстродейст виеМбит/с

Корпус

MAX3464

1

1

P

H

20

128

2.5

8/PDIP.300 8/SO.150

MAX481 MAX481E

1

1

O

H

2.5

32

±15 кВ

0.3

8/^MAX 8/PDIP.300 8/SO.150

MAX483 MAX483E

1

1

O

H

0.25

32

±15 кВ

0.12

8/^MAX 8/PDIP.300 8/SO.150

MAX485 MAX485E

1

1

O

H

2.5

32

±15 кВ

0.3-0.5

8/^MAX 8/PDIP.300 8/SO.150

MAX487 MAX487E

1

1

O

H

0.25

128

±15 кВ

0.12

8/^MAX 8/PDIP.300 8/SO.150

MAX488 MAX488E

1

1

O

F

0.25

32

±15 кВ

0.12

8/^MAX 8/PDIP.300 8/SO.150

MAX489 MAX489E

1

1

O

F

0.25

32

±15 кВ

0.12

14/PDIP.300 14/SO.150

MAX490 MAX490E

1

1

O

F

2.5

32

±15 кВ

0.3

8/^MAX 8/PDIP.300 8/SO.150

MAX491 MAX491E

1

1

O

F

25

32

±15 кВ

0.3

14/PDIP.300 14/SO.150

Одними из первых начали производиться микросхемы MAX481/483/485/487. Наличие у микросхем буквы «E» после обозначения означает встроенную защиту от электростатики. Эти микросхемы имели не очень хорошие показатели по сравнению с современными микросхемами. Они позволяли объединять в сеть только 32 устройства (за исключением драйвера MAX487, который мог объединять до 128 станций) и обеспечивали не очень высокую скорость передачи данных. Однако именно они и их аналоги легли в основу стандартного расположения выводов микросхем интерфейса RS-485. Расположение выводов микросхем этого семейства показано на рис. 3.4.

Рис. 3.11. Стандартная структура сети на базе интерфейса RS-422

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты