**1 **RS-485-overzicht
Net als RS-232 is RS-485 een standaard voor seriële communicatie. De huidige officiële benaming is TIA-485/EIA-485-A, maar wordt gewoonlijk de RS-485-standaard genoemd. RS-485 wordt veel gebruikt in sectoren zoals industriële automatisering, automobielindustrie en gebouwbeheer. Binnen de EIA-standaardreeks wordt het RS-485-protocol beschouwd als het meest veelzijdige, dat uitstekende prestaties laat zien in alle vier de seriële communicatiestandaarden.
De RS-485-bus overwint de tekortkomingen van RS-232, namelijk de korte communicatieafstand en de lage gegevenssnelheid. RS-485 ondersteunt datasnelheden tot 10 Mbit/s en heeft een theoretische communicatieafstand van maximaal 1.200 meter. In tegenstelling tot de single-ended transmissie van RS-232, maakt RS-485 gebruik van differentiële transmissie via een paar getwiste draden, waarbij de ene draad wordt aangeduid als A en de andere als B.
**2 **RS-485 fysieke laag
De fysieke RS-485-laag is verantwoordelijk voor het verzenden van ruwe gegevens tussen apparaten en het fysieke transmissiemedium. Het verzorgt de conversie van elektrische signalen naar digitale gegevens, terwijl het ook spanningsniveaus, timing, datasnelheden en andere parameters definieert.
① Differentiële signalen
Bekabeling over lange- afstanden leidt tot signaalverzwakking en vergroot de kans op ruis en interferentie. Dit manifesteert zich als veranderingen in de spanningsamplitude op de kabels A en B. Het voordeel van het gebruik van differentiële lijnen is echter dat het aftrekken van het verschil tussen de twee signalen de interferentie opheft, waardoor een normaal signaal kan worden uitgevoerd. Het vermogen van een differentiële ontvanger om identieke spanningen op beide signaallijnen te negeren, wordt common-mode-afwijzing genoemd.
De standaard specificeert dat logica 1 +2V tot +6V is, en logica 0 -6V tot -2V.
RS-485 vereist geen specifieke busspanning; er wordt alleen rekening gehouden met de minimale differentiële spanning. Bij langere kabellengtes kan de door de ontvanger ontvangen spanning dalen tot +/- 200 mV, wat nog steeds volkomen acceptabel is voor RS-485. Dit is een van de voordelen van RS-485.
Veel transceivers voldoen aan de TIA/EIA-485A-norm of overtreffen deze zelfs; in praktische toepassingen hebben de gespecificeerde parameters van het apparaat echter voorrang. De minimale negatieve ingangsdrempel voor een bepaalde zendontvanger is bijvoorbeeld -200 mV.
② Signaaldefinities
RS-485-signaallijndefinities
Schematisch diagram van DB9 mannelijke en vrouwelijke connectoren
| DB9 | Ringindicator | Pin-naam |
|
1 |
CD | Vervoerder detecteren |
| 2 | RXD | Gegevens ontvangen |
| 3 | TXD | Gegevens verzenden |
| 4 | DTR | Dataterminal gereed |
| 5 | GND | Systeemaarde |
| 6 | DSR | Gegevens gereed |
| 7 | RTS | Verzoek verzenden |
| 8 | CTS | Duidelijk om te verzenden |
| 9 | RI | Ringindicator |
DB9-pintoewijzing
Carrier Detect (CD) Dit besturingssignaal wordt gebruikt wanneer het modem de computer meldt dat het een carriersignaal heeft gedetecteerd dat de computer kan gebruiken voor gegevensoverdracht.
Gegevens ontvangen (RXD) Deze lijn wordt gebruikt voor gegevensoverdracht tussen twee bronnen. Een voorbeeld zijn gegevens die van de modem worden ontvangen en naar de computer worden verzonden.
Gegevens verzenden (TXD) Dit is de lijn die de verzonden gegevens daadwerkelijk verzendt.
Data Terminal Ready (DTR) Dit signaal geeft aan dat de computer gereed is om gegevens te verzenden.
Systeemaarde (GND) Verwijst naar een fysieke verbinding met aarde, gebruikt als basislijn voor het meten van de spanning in een circuit of als een gemeenschappelijk pad voor het retourneren van stroom.
Pinoutdiagram voor 25--pins RS-485 half-duplex- en full-duplex-connectoren
Vergeleken met het DTR-signaal informeert het Data Set Ready (DSR)-signaal een computer of terminal dat de modem operationeel is en gegevens kan ontvangen.
Voor dit signaal is een positieve spanning vereist om het Ready to Send (RTS)-signaal mogelijk te maken. Dit geeft aan dat interferentievrije-transmissie mogelijk is tussen de dataset en de dataterminal.
Nadat er een verbinding tot stand is gebracht tussen de dataterminal en de modem, wordt het Clear to Send (CTS)-signaal verzonden om te bevestigen dat de dataterminal heeft bevestigd dat de communicatie kan beginnen.
De Ring Indicator (RI) dient om de modem die de dataset bedient te waarschuwen dat er een laag-signaal is gedetecteerd. Dit signaal waarschuwt alleen de dataterminal en heeft geen invloed op de datatransmissie tussen de apparaten.
Pintoewijzingen worden aangesloten op DB9- en DB25-connectoren via respectievelijk 2 en 4 contacten.
De TxD+- en TxD--lijnen op de DB25-connector verzenden gegevens, terwijl de RxD+- en RxD--lijnen ontvangen gegevens transporteren. Omdat dit differentiële signalen zijn, kunnen ze over langere afstanden worden verzonden.
De RS-485-interface presteert beter dan het RS-232-protocol wat betreft transmissieafstand en datasnelheid. Het ondersteunt datasnelheden van 30-35 Mbps over afstanden tot 10 meter. Datasnelheden van 100 Kbps kunnen worden bereikt over afstanden tot 1.200 meter. RS-485 wordt voornamelijk gebruikt in meerpuntsconfiguraties die profiteren van de gebalanceerde differentiële interface.
Zoals te zien is in de pinout van de RS-485-kabel, biedt deze interface alle signalen in een differentiële configuratie.
● De CTS+- en CTS--signalen, evenals de RTS+- en RTS--signalen, worden gebruikt als handshaking-besturingssignalen.
● TxD+ en TxD- worden gebruikt voor gegevensoverdracht.
● RxD+ en RxD- zijn de lijnen die worden gebruikt om gegevens te ontvangen.
Een multipoint-configuratie kan maximaal 32 apparaten aansluiten op één enkel hoofdbesturingsapparaat. Het VSAT NMS (Network Management System) is zo'n voorbeeld. In deze implementatie kan software die op een pc draait verschillende subsystemen monitoren en besturen. Deze omvatten de MUX, modem, RF up/down-converters en andere netwerkcomponenten. Om dit type implementatie goed te laten functioneren, zijn correct bekabelde RS-485-connectoren vereist op zowel de pc waarop de NMS-applicatie draait als op alle aangesloten subsystemen.
RS485-interfacebeschrijving
De RS485 (EIA485)-interface heeft bewezen extreem robuust te zijn en is dankzij zijn multi-punttopologie het populairste communicatieprotocol in de industriële sector geworden. Het RS422-protocol is vergelijkbaar met RS485 in die zin dat beide differentiële signalen gebruiken voor gegevensoverdracht.
Er zijn twee typen RS-485:
● Half{0}}duplex RS-485 heeft 2 pinnen.
● Full-duplex RS-485 heeft 4 pinnen.
U kunt de volledige-duplexmodus gebruiken als u tegelijkertijd gegevens wilt verzenden en ontvangen. In de half-duplexmodus kunt u op elk gewenst moment alleen gegevens verzenden of ontvangen.
Het spanningsbereik op de lijn is -7 V tot +12 V.
Er is geen specifiek connectortype vereist om het RS-485-protocol te implementeren, maar in de meeste gevallen worden DB9-connectoren of klemmenblokken gebruikt.
Specifieke RS-485-connectoren kunnen verschillende pinconfiguraties hebben. U kunt de daadwerkelijke configuratie bepalen op basis van de documentatie die bij het apparaat wordt geleverd.
Een RS-485-apparaat aansluiten met 2 pinnen-Half-duplex RS-485-pintoewijzing
Een RS{2}}485-apparaat met 4 pinnen aansluiten-Full-duplex RS-485-pintoewijzing
Veel RS-485-converters zijn tegenwoordig compatibel met RS-422, dus op deze converters zie je vaak signalen met de aanduiding T/R+ en T/R-, die overeenkomen met de RS-485's A+ en B-.
③ Topologie
RS-485 ondersteunt zowel twee-draads- als vier-draadsconfiguraties. De vier-draadconfiguratie is beperkt tot point-to-point-communicatie en wordt tegenwoordig zelden gebruikt; de tweedraadsconfiguratie wordt vaker gebruikt. Deze configuratie maakt gebruik van een bustopologie, waardoor maximaal 32 knooppunten op één bus kunnen worden aangesloten.
Net als I²C werkt de RS-485-bus in een master-slave-modus. Het ondersteunt zowel point-to-point single-slave-modus als multi-slave-modus, maar ondersteunt geen multi-master-modus.
