RS-standarder

Seriellt gränssnitt för standardgränssnitt, RS232, introducerades 1969. Men både före och efter det användes har detta gränssnitt varit så populärt att flera varianter har dykt upp. De har försökt på olika sätt bryta gränserna som ställts in av RS232 när det gäller kabellängd och hastighet, med den nuvarande gränsen på 15 meter, medan överföringshastigheten är på den högsta 921.6 Kbit / sek för RS232 (se tabell nedan).

2016-02-10_17h03_04

För att bryta gränsen på 15 m antogs RS422-rekommendationen. Den visar hur användningen av balanserade signaler kan kommuniceras över avstånd upp till 1200 meter och upp till 10 Mbit / sek. Medan RS232 handlar om anslutningen mellan en sändare och en mottagare, "punkt till punkt", kan data från varje utgång från RS422 överföras till 10 ingångar. I praktiken används dock nästan alla RS422-gränssnitt för "punkt till punkt" -anslutningar. Endast med RS485-standarden gjordes en rekommendation 1983 som visade hur både flera sändare och flera mottagare kan kommunicera över ett par överföringslinjer ("multidrop").

 

Balanserade transmissionslinjer

balancerede_transmission

FIKON. 1 visar signalöverföring på balanserade linjer som används i RS422 och RS485.

Sändaren här har två utgångar vars signaler alltid har motsatt polaritet (T + och T-). På liknande sätt har mottagaren två ingångar (R + och R-). Grovt bestäms utgången från mottagarkretsen av polariteten för spänningsskillnaden mellan R + och R- och inte av spänningen mellan en signalledning och en jordledning, som är fallet i en RS232-anslutning.

För den balanserade mottagaren är spänningarna på signalledningarna relativt ramar obetydliga såvida de inte överskrider de spänningar som anges som det maximala "gemensamma läget" i tabell 1.

De balanserade ledningarna är därför mycket okänsliga för elektromagnetiskt brus som antingen induceras på transmissionslinjerna eller resulterar i spänningsskillnader mellan sändar- och mottagarsidoramar. Detta betyder dock inte att det är onödigt att upprätta en anslutning till ramen på sändarens och mottagarsidan. Om skillnaden mellan de två systemspänningarna överskrider det maximala "gemensamma läget" kommer mottagarkretsen inte längre att fungera korrekt och i värsta fall kan mottagaren och sändarkretsen skadas. Storleken på brussignaler som induceras av signalledningarna kommer att vara proportionell mot avståndet mellan ledarna. Brus som induceras i en enda varv balanseras i nästa sväng eftersom bruset här induceras i motfasen. En viktig förutsättning för kommunikation på lång avstånd är i fig. 1 visas avslutningsmotståndet som RT och bör justeras så att transmissionskabeln slutar med ett motstånd på cirka 120 ohm, vilket typiskt är den karakteristiska impedansen hos ett tvinnat par av trådar. som sänds på tråden reflekteras där kabeln fysiskt slutar och återgår på tråden. Här kommer de att avbryta senare överförda signaler. På långa kabellinjer kan detta orsaka datafel, särskilt vid höga hastigheter.

 

''Multidrop'' nätverk

balancerede_transmission_2

Som tabell 1 visar är de elektriska data för RS422 och RS485 mycket lika. Den avgörande skillnaden är att RS485-standarden gör det möjligt att ansluta flera sändarutgångar till samma partrådar. En RS485-utgång kan nämligen stängas av, d.v.s. en styrsignal kan tvinga sändarutgångstransistorer till icke ledande tillstånd, vilket tycks vara kopplingslinjen. Ofta används den seriella portens RTS-signal som en styrsignal. Det passiva läget tillåter sedan en annan RS485-sändare att använda nätverket, till exempel visat i fig. 2. När sändaren och mottagaren är anslutna till samma parpar, kan sändning och mottagning inte ske samtidigt - dvs. med "halv duplex". Sändare och mottagare kan anslutas när som helst längs linjen, och därför måste båda ändarna av transmissionskabeln avslutas med ett avslutningsmotstånd.

balancerede_transmission_3balancerede_transmission_4balancerede_transmission_5

Figur 3, 4 och 5 illustrerar några enkla strategier för användning av multidrop-nätverk. Fig. 3 visar ett 4-trådsnätverk bestående av två separata nätverk, vardera med två avslutningsmotstånd (visas inte i figuren) Man ser att PC1 kan överföra till PC2 och PC3 samtidigt som man tar emot data från PC2 eller PC3 på det andra trådparet. Det kallas full duplex när sändning och mottagning kan göras samtidigt. Således kan PC1 växelvis köra full duplex tillsammans med PC2 eller PC3. PC2 och PC3 kan å andra sidan inte kommunicera med varandra. Därför är det typiskt PC1 som skickar kommandon som PC2 och PC3 kan känna igen och svara på, t.ex. genom att skicka data eller kommandon tillbaka till PC1. Denna strategi kallas ofta "mästare / slav". PC2 och PC3 är inte nödvändigtvis datorer. Till exempel kan de vara en A / omvandlare och en kontaktsensor med RS485-utgång. FIKON. Fig. 4 visar ett 2-trådigt nätverk där avslutningsmotståndet inte visas. Eftersom överförings- och mottagningslinjer är vanliga kan inte full duplex användas. Varje enhet kan å andra sidan växelvis skicka och ta emot. Detta kallas "halv duplex" och kräver programvara för att styra TX med RTS-signalen så att endast en kan sända.

Figur 5 visar en anslutning med 3 separata nätverk, var och en med två avslutningsmotstånd (visas inte i figuren). Varje part kan skicka data till sin "granne" på ena sidan och ta emot data från "grannen" på den andra. Det föreslår att man använder en "token ring" -strategi där ett block med data skickas runt nätverket till det när det når sitt avsedda mål.

Nackdelen är att mycket CPU-tid läggs på att läsa och eventuellt vidarebefordra datablock. För sin del kan alla parter använda full duplex. Metoden är också lämplig för att etablera långsiktiga nätverk som sträcker sig, eftersom det är mellan varje "granne" i nätverket.

 

Automatisk Flow Control 

Som nämnts används RTS-signalen ofta för att aktivera sändarutgången i multidrop-nätverk, som visas i fig. 2. Det kräver t.ex. att RTS-signalen styrs av mjukvara från en PC. Vissa typer av RS485-utrustning har dock "automatisk flödeskontroll" - vilket innebär att RS485-utrustningen har en krets som automatiskt aktiverar sändaren när data skickas - men bara om det inte finns data (från andra sändare) i nätverket. Detta minskar risken för "datakollision" avsevärt. Dessa moduler använder också ett protokoll som eliminerar risken för dataförlust på grund av kollision. "Flow control" används vanligtvis endast för seriella anslutningar med "Half Duplex", dvs kan inte skickas och tas emot samtidigt. Eftersom RS232 och 422 använder "Full Duplex" är det vanligtvis bara på RS485-utrustning att det alltid finns automatisk "Flow Control".