** 1 ** RS-485 نمای کلی
مانند RS-232، RS-485 یک استاندارد ارتباط سریال است. نام رسمی فعلی آن TIA-485/EIA-485-A است، اما معمولاً به عنوان استاندارد RS-485 شناخته می شود. RS-485 به طور گسترده در صنایعی مانند اتوماسیون صنعتی، خودروسازی و مدیریت ساختمان استفاده می شود. در سری استانداردهای EIA، پروتکل RS-485 همه کاره ترین پروتکل در نظر گرفته می شود که عملکرد عالی را در هر چهار استاندارد ارتباط سریال نشان می دهد.
اتوبوس RS{8}}485 بر کاستیهای RS{11}}232 غلبه میکند، یعنی فاصله ارتباطی کوتاه و سرعت کم داده آن. RS-485 از سرعت داده تا 10 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کند و فاصله ارتباطی نظری تا 1200 متر دارد. برخلاف گیربکس تک سر RS-232، RS-485 از انتقال دیفرانسیل از طریق یک جفت سیم جفت پیچ خورده استفاده می کند که یک سیم به عنوان A و دیگری به عنوان B تعیین شده است.
**2 ** RS-485 لایه فیزیکی
لایه فیزیکی RS-485 وظیفه انتقال داده های خام بین دستگاه ها و رسانه انتقال فیزیکی را بر عهده دارد. تبدیل سیگنال های الکتریکی به داده های دیجیتال را انجام می دهد، در حالی که سطوح ولتاژ، زمان بندی، نرخ داده و سایر پارامترها را نیز تعریف می کند.
① سیگنال های دیفرانسیل
کابل کشی مسافت طولانی منجر به تضعیف سیگنال شده و احتمال نویز و تداخل را افزایش می دهد. این به صورت تغییر در دامنه ولتاژ در کابلهای A و B ظاهر میشود. با این حال، مزیت استفاده از خطوط دیفرانسیل این است که با کم کردن اختلاف بین دو سیگنال، تداخل را خنثی میکنیم و به سیگنال معمولی اجازه خروجی میدهیم. توانایی یک گیرنده دیفرانسیل برای نادیده گرفتن ولتاژهای یکسان در هر دو خط سیگنال، رد حالت رایج نامیده می شود.
استاندارد مشخص می کند که منطق 1 از +2V تا +6V است و منطق 0 -6V تا -2V است.
RS-485 به ولتاژ باس خاصی نیاز ندارد. فقط حداقل ولتاژ دیفرانسیل را در نظر می گیرد. در طول کابل های طولانی تر، ولتاژ دریافتی گیرنده ممکن است به +/- 200 mV کاهش یابد، که هنوز برای RS-485 کاملاً قابل قبول است - این یکی از مزایای RS-485 است.
بسیاری از فرستندههای گیرنده استاندارد TIA/EIA-485A را برآورده میکنند یا حتی از آن فراتر میروند. با این حال، در کاربردهای عملی، پارامترهای مشخص شده دستگاه اولویت دارند. به عنوان مثال، حداقل آستانه ورودی منفی برای یک فرستنده گیرنده خاص 200- میلی ولت است.
② تعاریف سیگنال
تعاریف خط سیگنال RS-485
نمودار شماتیک اتصال دهنده های نر و ماده DB9
| DB9 | نشانگر حلقه | نام پین |
|
1 |
سی دی | تشخیص حامل |
| 2 | RXD | داده ها را دریافت کنید |
| 3 | TXD | انتقال داده |
| 4 | DTR | پایانه داده آماده است |
| 5 | GND | زمین سیستم |
| 6 | DSR | داده آماده است |
| 7 | RTS | درخواست انتقال |
| 8 | سی تی اس | پاک کردن برای انتقال |
| 9 | RI | نشانگر حلقه |
تخصیص پین DB9
تشخیص حامل (CD) این سیگنال کنترلی زمانی استفاده می شود که مودم به رایانه اطلاع دهد که سیگنال حاملی را شناسایی کرده است که رایانه می تواند برای انتقال داده از آن استفاده کند.
Receive Data (RXD) این خط برای انتقال داده بین دو منبع استفاده می شود. به عنوان مثال، داده های دریافت شده از مودم و ارسال به کامپیوتر است.
انتقال داده (TXD) این خطی است که در واقع داده های ارسال شده را حمل می کند.
Data Terminal Ready (DTR) این سیگنال نشان می دهد که کامپیوتر آماده انتقال داده است.
سیستم زمین (GND) به اتصال فیزیکی به زمین اشاره دارد که به عنوان خط پایه برای اندازه گیری ولتاژ در مدار یا به عنوان یک مسیر مشترک برای جریان برگشتی استفاده می شود.
نمودار Pinout برای 25-پین RS-485 رابط نیمه دوبلکس و تمام دوبلکس
در مقایسه با سیگنال DTR، سیگنال Data Set Ready (DSR) به رایانه یا ترمینال اطلاع می دهد که مودم عملیاتی است و قادر به دریافت داده است.
برای این سیگنال، یک ولتاژ مثبت برای فعال کردن سیگنال آماده برای ارسال (RTS) مورد نیاز است. این نشان می دهد که انتقال بدون تداخل بین مجموعه داده و پایانه داده امکان پذیر است.
پس از برقراری ارتباط بین پایانه داده و مودم، سیگنال Clear to Send (CTS) ارسال می شود تا تأیید شود که پایانه داده تأیید کرده است که ارتباط می تواند آغاز شود.
نشانگر حلقه (RI) به مودم که مجموعه داده را کار میکند هشدار میدهد که سیگنال فرکانس پایین- شناسایی شده است. این سیگنال صرفاً به پایانه داده هشدار می دهد و بر انتقال داده بین دستگاه ها تأثیر نمی گذارد.
تخصیص پین ها به ترتیب از طریق 2 و 4 کنتاکت به کانکتورهای DB9 و DB25 متصل می شوند.
خطوط TxD+ و TxD- در رابط DB25 دادهها را انتقال میدهند، در حالی که خطوط RxD+ و RxD- دادههای دریافتی را حمل میکنند. از آنجایی که این سیگنال های دیفرانسیل هستند، می توان آنها را در فواصل طولانی تری ارسال کرد.
رابط RS-485 از نظر فاصله انتقال و سرعت داده بهتر از پروتکل RS-232 عمل می کند. از سرعت داده 30 تا 35 مگابیت بر ثانیه در فواصل تا 10 متر پشتیبانی می کند. سرعت داده 100 کیلوبیت بر ثانیه در فواصل تا 1200 متر قابل دستیابی است. RS-485 عمدتاً در پیکربندی های چند نقطه ای استفاده می شود که از رابط دیفرانسیل متعادل آن بهره می برند.
همانطور که در پایه کابل RS-485 نشان داده شده است، این رابط تمام سیگنال ها را در یک پیکربندی دیفرانسیل نشان می دهد.
● سیگنالهای CTS+ و CTS{1}}، و همچنین سیگنالهای RTS+ و RTS{3}}، به عنوان سیگنالهای کنترل دست دادن استفاده میشوند.
● TxD+ و TxD- برای انتقال داده استفاده می شود.
● RxD+ و RxD{1}} خطوطی هستند که برای دریافت داده ها استفاده می شوند.
یک پیکربندی چند نقطه ای می تواند حداکثر 32 دستگاه را به یک دستگاه کنترل اصلی متصل کند. VSAT NMS (سیستم مدیریت شبکه) یکی از این نمونه ها است. در این پیاده سازی، نرم افزارهای در حال اجرا بر روی رایانه شخصی می توانند زیرسیستم های مختلف را نظارت و کنترل کنند. اینها شامل MUX، مودم، مبدل های RF بالا/پایین و سایر اجزای شبکه می باشد. برای اینکه این نوع پیاده سازی به درستی کار کند، اتصالات RS-485 به درستی سیم کشی شده در رایانه شخصی که برنامه NMS را اجرا می کند و همه زیرسیستم های متصل مورد نیاز است.
توضیحات رابط RS485
رابط RS485 (EIA485) ثابت کرده است که بسیار قوی است و به دلیل توپولوژی چند نقطهای، به محبوبترین پروتکل ارتباطی در بخش صنعتی تبدیل شده است. پروتکل RS422 مشابه RS485 است که هر دو از سیگنال های دیفرانسیل برای انتقال داده استفاده می کنند.
دو نوع RS-485 وجود دارد:
● Half-duplex RS-485 دارای ۲ پین است.
● فول-دورو RS-485 دارای 4 پین است.
زمانی که نیاز به ارسال و دریافت همزمان دادهها دارید، میتوانید از حالت دوطرفه کامل-استفاده کنید. در حالت نیمه{2}}دورو، فقط میتوانید در هر زمان دادهها را ارسال یا دریافت کنید.
محدوده ولتاژ روی خط 7- تا +12 ولت است.
برای اجرای پروتکل RS-485 نوع کانکتور خاصی مورد نیاز نیست، اما در بیشتر موارد از کانکتورهای DB9 یا بلوک های ترمینال استفاده می شود.
کانکتورهای خاص RS-485 ممکن است پیکربندی پین های مختلفی داشته باشند. شما می توانید پیکربندی واقعی را بر اساس اسناد ارائه شده با دستگاه تعیین کنید.
اتصال یک دستگاه RS{2}}485 با 2 پین-تخصیص پین RS-485 Half-Duplex
اتصال یک دستگاه RS{2}}485 با 4 پین-تخصیص پین RS-485 Full-Duplex
امروزه بسیاری از مبدلهای RS{3}}485 با RS-422 سازگار هستند، بنابراین اغلب سیگنالهایی با برچسب T/R+ و T/R- روی این مبدلها مشاهده میکنید که مطابق با A+ و B- RS-485 است.
③ توپولوژی
RS{1}}485 از هر دو پیکربندی دو سیمه و چهار سیمه- پشتیبانی می کند. پیکربندی چهار سیم محدود به ارتباط نقطه-به-نقطه است و امروزه به ندرت استفاده می شود. پیکربندی دو سیم بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این پیکربندی از یک توپولوژی گذرگاه استفاده می کند که به 32 گره اجازه می دهد تا در یک گذرگاه واحد متصل شوند.
مانند I²C، اتوبوس RS{1}}485 در حالت اصلی-کار میکند. از هر دو حالت-به-نقطه تکی-و چند-حالت برده پشتیبانی میکند، اما از حالت چند اصلی پشتیبانی نمیکند.
