| RS-485 | |
|---|---|
| Estándar | EIA/TIA-485 (RS-485) |
| Entorno físico | par trenzado |
| Topología de la red | Punto a punto , multipunto , |
| Número máximo de dispositivos | 32-256 dispositivos
(32 cargados) |
| Distancia maxima | 1200 metros |
| Modo de transferencia | Señal diferencial (balanceada) |
| Tasa de transferencia máxima | 0.1-10Mbps |
| Voltaje | -7 V a +12 V |
| (1, MARCA) | (AB) < -200 mV
(voltaje negativo) |
| (0, ESPACIO) | (AB) > +200mV
(voltaje positivo) |
| Señales | Tx+/Rx+, Tx-/Rx-
( Semidúplex ) ( Dúplex ) |
| tipo de conector | no especificado |
RS-485 ( English Standard 485 ), EIA-485 ( English Electronic Industries Alliance -485 ) es un estándar de capa física para una interfaz asíncrona . Nombre estándar: ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Características eléctricas de generadores y receptores para uso en sistemas multipunto digitales balanceados. Regula los parámetros eléctricos de una línea de comunicación diferencial multipunto semidúplex del tipo "común bus".
El estándar ganó gran popularidad y se convirtió en la base para la creación de toda una familia de redes industriales ampliamente utilizadas en la automatización industrial .
El estándar RS-485 fue desarrollado conjuntamente por dos asociaciones: la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA - Asociación de Industrias Electrónicas ) y la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones (TIA - Asociación de la Industria de Telecomunicaciones ). Anteriormente, EIA marcaba todos sus estándares con el prefijo "RS" ( Eng. Recommended Standard - Estándar Recomendado). Muchos ingenieros continúan usando esta designación, sin embargo, EIA/TIA ha reemplazado oficialmente "RS" con "EIA/TIA" para facilitar la identificación del origen de sus estándares.
El estándar RS-485 utiliza un solo par trenzado de cables para transmitir y recibir datos, a veces acompañado de un blindaje trenzado o un cable común.
La transmisión de datos se realiza mediante señales diferenciales. La diferencia de voltaje entre conductores de una polaridad significa una unidad lógica, la diferencia de la otra polaridad es cero.
El estándar RS-485 especifica solo las características eléctricas y de temporización de la interfaz. El estándar RS-485 no estipula:
Tipo de transceptores - diferencial, potencial. Cambio en los voltajes de entrada y salida en las líneas A y B: Ua (Ub) de -7 V a -12 V (+7 V a +12 V).
Requisitos para la etapa de salida:
Requisitos para la etapa de entrada:
El estándar define las siguientes líneas para la transmisión de señales:
Según la norma [4] :
Por lo tanto, cuando se describen los estados del bus, se usa la lógica inversa. En este caso, la lógica de las señales unipolares en la entrada del transmisor y la salida del receptor no está definida por el estándar.
A pesar de la definición inequívoca, a veces hay confusión sobre qué notación ("A" o "B") debe usarse para invertir y no invertir la línea. Para evitar esta confusión, a menudo se utilizan designaciones alternativas, por ejemplo: "+" / "-" o "D +" / "D-" o "V + / V-" [5] .
La mayoría de los fabricantes siguen el estándar y usan la designación "A" para la línea no inversora. Es decir, un nivel de señal alto en la entrada del transmisor corresponde al estado V A > V B en el bus RS-485; también V A > V B corresponde a un alto nivel de señal en la salida del receptor [4] .
Cabe señalar que el estado "inactivo" de la línea de la "activa", en el contexto indicado en la norma (respectivamente, la transmisión de log. 0 y 1), no difieren eléctricamente, además de polaridad - que es decir, no son el equivalente de líneas "ocupadas" o "libertad". Ambos estados transmiten activamente el carácter correspondiente en la línea. Para apagar el transmisor, siempre tiene una entrada separada: cuando está apagado, las salidas pasan a un estado de alta impedancia, lo que permite que otros transmisores funcionen en esta línea. Por lo tanto, los estados "activo" e "inactivo" no son en sí mismos una indicación de nada más que el bit transmitido. El protocolo de transmisión que usa codificación relativa permite la inversión de los datos transmitidos, lo que significa que los cables del par se pueden cambiar en lugares sin ninguna consecuencia. Al mismo tiempo, sin embargo, en la práctica, se usa con mucha más frecuencia no como un protocolo de intercambio abstracto o creado por un desarrollador, sino como un reflejo del protocolo RS-232 en su parte lógica al nivel de hardware RS-485, ya que los convertidores industriales se producen del tipo apropiado, lo que le permite no desarrollar su propio protocolo lógico. Aquí, la polaridad de la conexión es fundamental debido a que RS-232 utiliza una cierta interpretación de los caracteres transmitidos y no permite su inversión.
Con una gran longitud de la línea de comunicación, se producen los efectos de las largas líneas. La razón de esto son las propiedades inductivas y capacitivas distribuidas del cable. Como resultado, la señal transmitida a la línea por uno de los nodos comienza a distorsionarse a medida que se propaga en la línea, se producen fenómenos resonantes complejos. Dado que, en la práctica, el cable tiene el mismo diseño en toda su longitud y, por lo tanto, los mismos parámetros distribuidos de capacitancia e inductancia, esta propiedad del cable se caracteriza por un parámetro especial: la impedancia de onda . Sin entrar en detalles teóricos, podemos decir que en un cable en el extremo receptor del cual se conecta una carga adaptada (una resistencia con una resistencia igual a la resistencia de onda del cable), los fenómenos resonantes se debilitan significativamente. Tal resistencia se llama terminador . Para las redes RS-485, se colocan en cada extremo de una línea larga (ya que ambos lados pueden recibir). La impedancia característica de los pares trenzados CAT5 más comunes es de 100 ohmios [6] . Otros pares trenzados pueden tener una impedancia característica de 150 ohmios o más. Cables planos de cinta hasta 300 ohmios [7] [8] .
En la práctica, el valor de esta resistencia se puede elegir incluso más alto que la impedancia característica del cable, ya que la resistencia óhmica del mismo cable puede ser tan alta que la amplitud de la señal en el lado receptor es demasiado pequeña para una recepción estable. En este caso, se busca un compromiso entre las distorsiones de la señal resonante y de amplitud al reducir la velocidad de la interfaz y aumentar la clasificación del terminador [9] [10] [11] . A velocidades de 9600 bps e inferiores, no aparecen fenómenos de resonancia de ondas en una escala que puede degradar la calidad de la comunicación, y no surge el problema de la coincidencia de líneas. Además, a velocidades de transmisión bajas (menos de 9600 bps), la resistencia terminal no mejora, pero empeora la confiabilidad de la transmisión (esencialmente para líneas de comunicación largas) [12] .
Otra fuente de distorsión de la forma de onda durante la transmisión a través de un par trenzado son las diferentes velocidades de propagación de las señales de alta y baja frecuencia (el componente de alta frecuencia se propaga a lo largo del par trenzado un poco más rápido), lo que conduce a la distorsión de la forma de onda. a altas velocidades de transmisión [13] .
La interferencia en la línea de comunicación depende no solo de la longitud, los terminadores y la calidad del propio par trenzado. Es importante que la línea de comunicación pase por alto todos los transceptores en secuencia (topología de bus común). El par trenzado no debe tener derivaciones largas - segmentos de cable para conectarse al siguiente nodo, excepto cuando se utilizan repetidores de interfaz oa velocidades de transmisión bajas, inferiores a 9600 bps.
Cuando no hay un transmisor activo en el bus, el nivel de la señal en las líneas no se determina. Para evitar una situación en la que la diferencia entre las entradas A y B sea inferior a 200 mV (estado indefinido), a veces se aplica polarización mediante resistencias o circuitos especiales. Si el estado de las líneas no está definido, los receptores pueden recibir una señal de interferencia. Algunos protocolos prevén la transmisión de secuencias de servicio para estabilizar los receptores y comenzar a recibir con confianza.
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