Для чего нужны преобразователи интерфейсов
Одной из самых острых и актуальных проблем в области систем связи на сегодняшний день является проблема совместимости различных видов устройств. Это понятно: существует море устройств различного вида и назначения, большое количество компаний, занимающихся их производством, разные стандарты, большей частью никак не совместимые между собой. Выходом из этой ситуации является преобразователи интерфейсов. Они служат для подключения устройств с интерфейсом RS-232/422/485 (систем сбора данных, регистраторов, контроллеров и др.) к последовательному COM-порту компьютера, для обеспечения гальванической развязки интерфейсов, для передачи данных в условиях электромагнитных помех и на большие расстояния. Для корректной совместной работы оборудования мало просто соединить порты, необходимо установить связь на программном уровне, что является более сложной задачей.
Разные стандарты устройств предусматривают передачу данных по различным технологиям. Унифицировать протоколы и привести передаваемые данные к единому виду с помощью преобразователя интерфейсов невозможно. Задача преобразователя – адаптировать вид данных, передаваемых между частями системы с различными протоколами для того, чтобы они были успешно приняты и расшифрованы элементом, использующим другой протокол. Преобразование пакетов передаваемых данных происходит на программном уровне. Помимо непосредственно изменения структуры передаваемых данных, программная составляющая преобразователя интерфейсов отвечает за определение типов протоколов, используемых в системе, и выбор алгоритма для их согласования.
Существуют различные типы преобразователей интерфейсов. Их классификация производится по следующим параметрам:
1. Стандарт – определяет тип устройств и протоколов, для которых возможно выполнение преобразований;
2. Скорость передачи информации – характеризует максимальное количество информации, передаваемой в системе за единицу времени;
3. Допустимое расстояние передачи – максимальная удаленность узлов системы, между которыми может быть выполнена передача данных без потерь их целостности;
4. Тип передаваемого сигнала – определяет, какой параметр системы будет нести информационную нагрузку;
5. Линия передачи – вид среды, через которую будут передаваться пакеты информации;
6. Количество приемников и драйверов;
7. Схема соединения составных частей системы.
Преобразователи интерфейса – современное и эффективное средство расширения функциональности информационной системы, незаменимое в условиях отсутствия единого стандарта построения вычислительных систем и систем передачи данных.
Преобразователь (конвертор) интерфейсов (медиаконвертор) используется для обеспечения совместимости устройств с разными интерфейсами или изменения физического способа передачи информации.
Сложность преобразователя интерфейсов существенно зависит от количества уровней модели OSI и их функций, которые должны быть реализованы в преобразователе. В простейшем частном случае, когда требуется преобразовать RS-232 в RS-485, и интерфейс RS-232 работает в режиме программного управления потоком данных, возможна побитовая ретрансляция сигналов без изменения протокола даже физического уровня. Однако в общем случае интерфейс RS-232 передает параллельно 10 сигналов, в то время как RS-485 – только два (Data+ и Data-), поэтому для полного преобразования интерфейса пришлось бы делать конвертирование между параллельным и последовательным форматом данных. Кроме того, RS-232 может работать в полнодуплексном режиме, а RS-485 – только в полудуплексном (при двухпроводной схеме подключения). Поэтому в общем случае преобразование интерфейсов невозможно без изменения протокола передачи данных и специального программного обеспечения для портов ввода-вывода.
Даже если преобразование выполняется без изменения параллельной формы представления информации в последовательную, как, например, в преобразователе RS-485 – CAN, может потребоваться выполнение одним из интерфейсов специфических для конкретной сети функций канального уровня (адресация, борьба за доступ к шине, отсылка сообщений об ошибках, обеспечение достоверности передачи и др.). Преобразователи интерфейсов не используют функции уровня приложений, поскольку в этом случае они переходят в разряд межсетевых шлюзов, см. ниже.
Преобразователь RS-232 – RS-485/422
В простейшем, но наиболее распространенном случае, когда к компьютеру с портом RS-232 требуется подключить сеть на основе интерфейса RS-485, порт RS-232 используют в режиме программного управления потоком данных. При этом из 10 клемм интерфейса используются только три: TD (Transmit Data – передача данных), RD – (Receive Data – прием данных) и SG (Signal Ground – сигнальное заземление), а протокол передачи не зависит от типа интерфейса. Преобразование интерфейса сводится фактически только к побитовому преобразованию потока данных из одной электрической формы в другую, без преобразования протоколов передачи и изменения драйверов порта ввода-вывода. Структурная схема такого преобразователя показана на рис. 1.
Описанный преобразователь находит применение при подключении к компьютеру промышленной сети Modbus или DCON, а также отдельных устройств с интерфейсом RS-485 или RS-422.
Рис. 1. Типовая структура двунаправленного преобразователя интерфейсов RS-232 в RS-485 и RS-422 типа NL-232C
Преобразователи интерфейса часто используют в качестве удлинителей интерфейса, т. е. для увеличения расстояния, на которое можно передать информацию. Например, для удлинения порта RS-232 можно использовать преобразователь RS-232 в RS-485, который обеспечивает дальность до 1,2 км, и на приемном конце сделать обратное преобразование из RS-485 в RS-232. Аналогично можно использовать оптоволоконный интерфейс или CAN. Однако чаще для удлинения интерфейсов используют преобразование в промежуточный нестандартный канал передачи, использующий повышенную мощность сигнала и позволяющий передавать данные на расстояние, например, до 20 км по медному кабелю.
Преобразователь RS-232 в оптоволоконный интерфейс
Оптоволоконный канал имеет ряд неоспоримых преимуществ, связанных с оптическим способом передачи информации:
• большая дальность передачи: обычно до 2 км в многомодовом канале или до 20 км в одномодовом; с повторителями – до нескольких сотен километров;
• нечувствительность к электромагнитным помехам, в том числе при разряде молнии или электростатических разрядах;
• отсутствие аварийных ситуаций и порчи оборудования в случае коротких замыканий, отсутствие коррозии мест соединений;
• более высокая пропускная способность (скорость передачи) или уменьшенное количество ошибок в канале при той же скорости по сравнению с медным кабелем;
• гальваническая развязка с практически неограниченным напряжением изоляции;
• хорошая защищенность от несанкционированного доступа: невозможно перехватить передаваемую информацию, не нарушив связь по каналу.
Одномодовое оптоволокно позволяет передавать сигнал на большее расстояние, чем многомодовое, однако коннекторы и приемопередатчики, а также вся кабельная инфраструктура для многомодового оптоволокна обычно на 25…50% дешевле, чем для одномодового. Это связано с жесткими технологическими допусками на компоненты систем для одномодового волокна.
В многомодовом кабеле распространяются световые волны нескольких мод (длин волн), в одномодовом – одной длины волны. Диаметр сердцевины многомодового оптоволокна на порядок больше длины волны, поэтому технологические допуски на кабельную инфраструктуру могут быть больше и изготовление – дешевле.
Преобразователь USB в RS-232, RS-485, RS-422
Преобразователь из USB в RS-232/422/485 гораздо сложнее, чем описанные выше. Сложность появляется вследствие того, что для шины USB стандартом установлен определенный порядок обмена пакетами данных и пакетами квитирования с устройствами USB. Поэтому побитовая ретрансляция становится невозможной и в преобразователе интерфейсов большую роль играет модификация драйверов порта.
Преобразователи из USB в RS-232/422/485 используются, когда компьютер имеет недостаточное количество портов RS-232/422/485, но есть неиспользуемые порты USB. При подключении к компьютеру преобразователя и установки соответствующих драйверов в операционной системе появляется новый виртуальный COM-порт, который со стороны программного и аппаратного интерфейса ничем не отличается от обычного.
Адресуемые преобразователи интерфейса
Адресуемый преобразователь интерфейса может выполнять часть сетевых функций: проверку доступности канала, состязание за доступ к каналу, разбивку данных на кадры, обнаружение и коррекцию ошибок, повторную передачу в случае обнаружения ошибок. В частности, адресуемый преобразователь RS-232 в CAN выполняет все функции физического и канального уровня CAN, в соответствии со стандартом, см. раздел “CAN”, однако он не выполняет функций уровня приложений, как это делают межсетевые шлюзы.
Наиболее распространены адресуемые преобразователи интерфейса RS-232 в RS-485, которые позволяют подключить к сети на основе интерфейса RS-485 такие устройства, как вольтметр, аппарат для считывания штрих-кодов, кассовый аппарат или ПЛК с интерфейсом RS-232. Для подключения нескольких таких устройств к компьютеру без адресуемых преобразователей потребовалось бы несколько COM-портов, по количеству RS-232 устройств. Дополнительные COM-порты можно получить с помощью преобразователей USB в RS-232 или с помощью многопортовых сетевых карт. Увеличить количество USB портов можно также с помощью USB-хабов.
Вторым вариантов является подключение устройств с портом RS-232 к общей шине RS-485 с помощью адресуемого преобразователя. Обращение к таким устройствам выполняется по адресу, записанному в ППЗУ преобразователя. Использование шины RS-485 вместо нескольких портов RS-232 позволяет также отнести устройство на расстояние до 1,2 км от компьютера и расположить его в любом удобном месте.
Примером адресуемого преобразователя может быть модуль NL-232AC фирмы НИЛ АП, структурная схема которого не отличается от структуры обычного безадресного преобразователя (рис. 2.47), отличие содержится только в микропрограммном обеспечении. Настройка модуля (установка адреса, скорости обмена, длины поля данных, режима четности, количества стоповых битов и др.) выполняется командами в ASCII-кодах, которые посылаются в модуль через порт RS-232.
Скорости обмена преобразуемых портов могут быть различными. Например, если интерфейс RS-232 имеет стандартную скорость обмена 115200 бит/с, а CAN имеет стандартную скорость 125000 бит/с, то преобразование таких интерфейсов невозможно без промежуточной буферизацией данных, которая выполняется, например, с помощью буфера FIFO (First Input – First Output).
Функцию адресуемого преобразователя можно реализовать с помощью универсального контроллера, имеющего соответствующие порты. Контроллер, содержащий программу преобразования портов, называют коммуникационным контроллером. Коммуникационный контроллер принимает сигнал через один из своих портов и передает его через другой порт. В общем случае коммуникационный контроллер может также выполнять функции сигнализации состояния шины, несложные функции управления и быть как ведомым, так и ведущим.
Широкое применение нашли адресуемые преобразователи интерфейса RS-232 в Ethernet. Они позволяют подключить устройство с портом RS-232 к компьютеру через сеть Ethernet. Поскольку написание программ для работы с Ethernet портом значительно сложнее, чем с COM, преобразователи RS-232 в Ethernet поставляются с драйверами, которые создают в компьютере виртуальные COM-порты, каждый из которых соответствует устройству RS-232, подключенному к шине Ethernet через адресуемый преобразователь. Это позволяет использовать программы, написанные для работы через COM-порт, в сети Ethernet без какой-либо их модификации. Пользовательское приложение общается с RS-232-устройствами через виртуальный COM-порт, а все сложности Ethernet и стандарта IEEE 802.3 оказываются скрыты в драйверах, поставляемых в комплекте с адресуемым преобразователем.
kip.su
Для чего нужен преобразователь интерфейсов?
Сегодня, когда есть такое разнообразие всевозможных устройств, очень важным вопросом является организация их совместимости. Различные производители выпускают множество устройств, которые имеют различное назначение и, соответственно, без надлежащей совместимости этих устройств, они не смогут корректно работать. Организация взаимодействия различных устройств – это задание преобразователя интерфейсов.
Преобразователь интерфейсов являет собой программно-аппаратный комплекс, имеющий большое количество портов, как входных, так и выходных (Ethernet, R-422, RS-232, RS-485). Соединить эти порты недостаточно для того, чтобы несовместимое между собой оборудование начало работать должным образом. Очень важно организовать связь на уровне программном. Устройства разных типов и стандартов передают данные согласно различным технологиям. Именно поэтому, преобразователь интерфейсов организовывает адаптацию данных, которые передаются между разными частями системы с разного рода протоколами с целью обеспечения успешного принятия и расшифровки этих данных элементом, который использует другой протокол.
Особенностью преобразования данных с помощью программного интерфейса является то, что оно обеспечивается на программном уровне. Преобразователь интерфейсов определяет вид протоколов, которые используются в системе, и осуществляет выбор алгоритма для согласования этих протоколов. Покупатели сталкиваются с разными типами интерфейсов. Их разделяют на типы согласно разным характеристикам. Например, согласно стандарту. Стандарт преобразователя интерфейсов – это, иными словами, перечень типов устройств и типов протоколов, для которых преобразователь интерфейсов выполняет трансформацию.
Преобразователи интерфейсов имеют также разную скорость передачи данных, то есть, максимальное количество данных, которые передаются в системе на протяжении единицы времени. Эти устройства также имеют различное допустимое расстояние передачи. Последнее характеризируется максимальной степенью удалённости системных узлов, между которыми выполняется передача данных на высоком уровне, без каких-либо потерь их целостности. Преобразователи интерфейсов можно также классифицировать по типу передаваемых данных. Разные интерфейсы определяют разные параметры системы, по которым будет передаваться информация. Данные также могут передаваться по разным типам среды, поэтому разные преобразователи интерфейсов имеют разные линии передачи. Отличаются также схемы, по которым осуществляется соединение элементов системы, а также количество драйверов и приёмников, которые имеют разные преобразователи интерфейсов.
Преобразователи интерфейсов – это важные устройства, обеспечивающие организацию связи между разными устройствами системы на программном уровне, наряду с соединением портов этих устройств, с целью эффективной и продуктивной организации их функционирования.
Было интересно? Смотри еще…
cglinks.ru
Преобразователи интерфейсов
Преобразователь интерфейсов БИ-03 – RS-232 в RS-485 с гальванической развязкой для подключения контроллеров доступа к компьютерам.
Связь с контроллерами осуществляется через данный конвертер интерфейса, который подключается к последовательному порту компьютера.
Преобразователь интерфейсов БИ USB-485 mini
Блок интерфейсный БИ USB-485 mini (в дальнейшем БИ) предназначен для преобразования интерфейса USB в интерфейс RS-485 с гальванической развязкой линии и защитой линии RS-485 от короткого замыкания. Питание БИ осуществляется от USB-порта персонального компьютера. БИ рассчитан на непрерывную круглосуточную работу. БИ относится к восстанавливаемым, периодически обслуживаемым изделиям.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Напряжение питания | от USB-порта +5 В |
| Потребляемый ток | до 250 мА |
| Скорости передачи данных, бод | 300, 1200, 2400, в 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 56000, 57600, 115200, 128000,230400, 256000, 460800 |
| Плотность гальванической изоляции | 2,5 КВ/сек , 25 КВ/мкс |
| Диапазон рабочих температур | от 0 до +70 C |
| Габаритные размеры, мм | 95х24х21 |
| Масса | 0,1 кг |
Комплект аппаратуры для передачи видеосигнала
по оптическому кабелю
серии “FOV” (FOV-2500M (FOV-2500MT/FOV-2500MR)
Передатчик (FOV-2500MT) и приемник (FOV-2500MR) в комплекте FOV-2500M предназначены для передачи видеосигнала от источника видеосигнала до системы обработки видео по оптическому кабелю. Приемник имеет настройку коэффициента усиления и яркости принятого видеосигнала. Изделие выполнено в корпусе для монтажа на DIN-рейку.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Расстояние передачи (номинальное): | |
| тип волокна 62,5/125 мкм (25 С) | 2,5 км |
| тип волокна 50/125 мкм (25 С) | 1 км |
| Длина волны | 850 нм |
| Диапазон рабочих температур | от -40 до +85 С |
| Полоса частот | 25 Гц – 10 МГц |
| Разъем подключения оптоволокна | ST |
| Разъем подключения видеолинии | BNC |
| Разъем подключения питания | DC jack 2.5 mm |
| Оптический бюджет | |
| 62,5/125 мкм (25 С) | 15 (9,6) дБ |
| Напряжение питания | 12 В ± 1В |
| Ток потребления (не более): | |
| передатчик | 100 мА |
| приемник | 110 мА |
| Габаритные размеры: | |
| передатчик | 90*85*25 |
| приемник | 80*85*25 |
| Масса (не более) | |
| передатчик | 95 г |
| приемник | 95 г |
Комплекты аппаратуры (2 приемопередатчика) серии FODRS предназначены для передачи сигналов интерфейсов RS-232/485/422 по многомодовому и одномодовому оптическому кабелю. Изделие выполнено в корпусе для монтажа на DIN-рейку.
FODRS-5000M – комплект для передачи сигналов по двум многомодовым оптическим кабелям на расстояние 5 км.
FODRS-xxKS – комплект для передачи сигналов по одному одномодовому оптическому кабелю на расстояние xx км.
FODRS-xxKS2 – комплект для передачи сигналов по двум одномодовым оптическим кабелям на расстояние xx км.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Расстояние передачи (номинальное): | |
| FODRS-5000M | 62,5/125 мкм (25 С) … 5 км |
| FODRS-20KS2 | 9/125 мкм (25 С) … 20 км |
| FODRS-40KS2 | 9/125 мкм (25 С) … 40 км |
| FODRS-80RS2 | 9/125 мкм (25 С) … 80 км |
| Длина волны: | |
| FODRS-5000M | 850 нм |
| FODRS-20/40/80 (KS/KS2) | 1310/1550 нм |
| Скорость передачи данных | 57,6 кбит/сек |
| Разъем подключения оптоволокна: | |
| FODRS-5000M | ST |
| FODRS-20/40/80 (KS/KS2) | SС |
| Разъем подключения питания | DC jack 2.5 mm |
| Оптический бюджет для: | |
| FODRS-5000M | 62,5/125 мкм … 15 дБ |
| FODRS-20/40/80 (KS/KS2) | 9/125 мкм … 20 дБ |
| Напряжение питания | 12 В ± 1В |
| Ток потребления (не более): | |
| передатчик (приемник) | 100 мА |
| Габаритные размеры: | |
| передатчик (приемник) | 118*83*23 |
| Рабочий диапазон температур | от 0 до + 50 С |
www.integra-s.com
Преобразователи интерфейсов
Конвертер интерфейсов RS-485/RS-232
Прибор для преобразования интерфейсов RS-485/RS-232 для COM-порта- Скорость передачи данных: до 38 400 бит/с
- Длина линии связи: до 1200 метров
- Количество подключаемых устройств: до 128
- Не требует внешнего питания
Преобразователь интерфейса RS-485/USB ARC-485
Прибор для подключения устройств с интерфейсом RS-485 к персональному компьютеру по шине USB- Скорость передачи данных: до 1 Мбит/с
- Длина линии связи: до 1200 метров
- Количество подключаемых устройств: до 64
- Светодиодная индикация при приеме и передаче
- Гальваническая развязка между компьютером и линией RS-485
Преобразователь USB/UART ОВЕН АС7
Прибор для двунаправленного обмена данными между интерфейсом USB и приемо-передатчиком UART с автоматическим определением направления передачи- Максимальная скорость обмена данными: 115 200 бит/с
- Взаимное преобразование интерфейсов USB и UART
- Создание виртуального COM-порта
Преобразователь интерфейса Ethernet-RS-232/RS-485 ОВЕН ЕКОН134
Прибор для подключения устройств с последовательным интерфейсом RS-232/RS-485 к сети Ethernet- Максимальная скорость обмена данными: 115 200 бит/c
- Режимы работы: «ЗАПРОС–ОТВЕТ», «БЕЗ ЗАПРОСА»
- Индикация обмена через последовательные порты
HART-Модем ОВЕН АС6
Прибор для связи персонального компьютера или системных средств АСУТП с любыми интеллектуальными устройствами (преобразователями давления, температуры, расхода и т.д.), поддерживающими НАRТ-протокол- Количество устройств на одной линии: 15
- Питание: USB-порт
Модуль интерфейсный ПР-МИ485
Модуль интерфейсный ПР-МИ485 предназначен для подключения приборов ПР110 к промышленной сети RS-485- Поддержка протокола передачи данных в сети RS-485: Modbus (ASCII и RTU)
- Гальваническая изоляция портов RS-485 и ПР110
- Питание от ПР110
Преобразователь интерфейса Ethernet-RS-232/RS-485 ОВЕН ЕКОН134
Преобразователь интерфейса Ethernet-RS-232/RS-485 ОВЕН ЕКОН134 предназначен для подключения устройств с последовательным интерфейсом RS-232/RS-485 к сети Ethernet.
Позволяет организовывать опрос одного или нескольких устройств с последовательными интерфейсами по сети Ethernet (Internet).
Может быть использован при создании систем диспетчеризации, автоматизированных систем учета энерго- и теплоэнергоресурсов, как коммерческих, так и технологических.
Повторитель интерфейса RS-485 ОВЕН АС5
Повторитель интерфейса RS-485 ОВЕН АС5 предназначен для усиления ослабленного сигнала интерфейса RS-485 и применяется в случаях, если количество приборов в сети больше, чем 32, и/или длина линии связи между приборами превышает 1200 метров- Гальваническая изоляция до 1500 В
- Монтаж: на DIN-рейку
- Универсальный блок питания
Преобразователь интерфейсов (RS-485/USB) ОВЕН АС4
Прибор для взаимного преобразования сигналов интерфейсов USB и RS-485
- Взаимное преобразование сигналов интерфейсов USB и RS-485
- Автоматическое определение направления передачи данных
- Гальваническая изоляция входов
- Питание от шины USB
- Защита: IP20
- Монтаж: на DIN-рейку
Преобразователь интерфейсов «токовая петля»/RS-485 ОВЕН АС2-М
Преобразователь интерфейсов ОВЕН АС2-М предназначен для взаимного преобразования интерфейсов: «токовая петля» и RS-485. Преобразователь позволяет передавать данные от одного прибора, имеющего интерфейс «токовая петля», в сеть RS-485 по запросу мастера сети. Передача данных по интерфейсу RS-485 происходит по протоколу ОВЕН или по протоколу ModBus (RTU, ASCII). Таким образом, все приборы ОВЕН могут быть объединены в единую сеть по интерфейсу RS-485.
Автоматический преобразователь RS-232/RS-485 ОВЕН АС3-М
Предназначен для взаимного преобразования сигналов интерфейсов RS-232 и RS-485. Позволяет подключать к промышленной информационной сети RS-485 устройство с интерфейсом RS-232 (персональный компьютер, считыватель штрих-кодов, электронные весы и т. д.)
Преобразователь интерфейсов «токовая петля»/RS-232 ОВЕН АС2
Предназначен для взаимного преобразования сигналов в виде «токовой петли» и сигналов интерфейса RS-232. Применяется для подключения к последовательному COM-порту компьютера до 8 многоканальных приборов серий ТРМ32, ТРМ33, ТРМ38, МПР51 и др.
Преобразователи интерфейса и репитеры
- Преобразование интерфейсов без потери передаваемых данных
- Объединение систем передачи с различными интерфейсами
- Усиление сигнала в линии интерфейса
- Увеличение длины линии связи
- Разбиение линии связи на сегменты
- Формирование кольцевой или разветвленной структуры линии связи
Преобразователь интерфейсов RS-232/RS-485/RS-422/TTL/USB RSI
Прибор для преобразования интерфейсов RS-232, RS-485, RS-422- Вход и выход: EIA RS-422, EIA RS-485, или нагрузка 1 LS TTL
- Гальваническая развязка: ≤ 2,5 кВ
- Монтаж на DIN-рейку
Преобразователи интерфейсов RS-485/RS-422-Ethernet RSE
Прибор для подключения последовательных устройств, соединенных по интерфейсу RS-485 или RS-232, к сети стандарта Ethernet TCP/IP- Вход: Разъем 8p/8p (RJ45)
- Выход: EIA RS-422, EIA RS-485
- Гальваническая развязка: ≤ 1,5 кВ
- Защита: IP20
- Монтаж на DIN-рейку
Универсальный преобразователь интерфейсов USB/UART ОВЕН НП-КП20
ОВЕН НП-КП20 предназначен для взаимного преобразования интерфейсов USB и UART. Позволяет подключать к ПК через USB и настраивать устройство НПТ-2: задавать тип датчика, задавать диапазон преобразования и другие настройки при помощи конфигуратора НПТ-2.
Преобразователь интерфейса для УБЗ-301М БО-01
Блок обмена и передачи данных БО-01 предназначен для создания интерфейса между прибором УБЗ-301М и локальной сетью.
БО-01 поддерживает протокол MODBUS в стандарте RS-485.
Принимает данные, регулярно передаваемые УБЗ, и записывает их в свои внутренние регистры.
novoe-izmerenie.com
Преобразователи интерфейсов
Когда необходимо перейти от одного вида интерфейса к другому, применяют специальные аппаратурные средства в виде преобразователя интерфейсов и интерфейсного контроллера. При построении микропроцессорных систем наиболее часто осуществляются преобразования, связанные с разными форматами электронных сигналов.
Все МП обрабатывают цифровые данные, представленные в параллельной форме. В этом случае разряды слов данных передаются одновременно по информационной магистрали и обрабатываются параллельно во всех разрядах АЛБ микропроцессора, поэтому внутри электронной системы все передачи данных также производятся в параллельном формате. Но в периферийной части электронных систем могут быть разнообразные форматы информационных сигналов, среди которых наиболее важными являются аналоговые и цифровые последовательные
Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи в виде БИС решают задачи преобразования аналоговых сигналов в параллельные коды и наоборот. Развитие управляющих средств этих преобразователей позволяет не только существенно упростить их интерфейс с МП, но практически обеспечить прямое соединение без дополнительных аппаратурных средств. Данные в последовательном цифровом формате передаются по одной информационной шине, что существенно снижает количество связей в периферийной части систем, в случаях, когда не требуется осуществлять сопряжение с периферийными быстродействующими устройствами. Эти данные могут прямо вводиться (или выводиться) в МП, для чего необходимо разработать программные модули приема и преобразования форматов данных с соответствующей синхронизацией МП и внешних устройств. Временные затраты и низкая эффективность такого решения могут быть преодолены переходом к аппаратурной реализации системы ввода-вывода данных на основе использования специальных БИС контроллеров – преобразователей форматов данных, которые получили название универсальных асинхронных приемников-передатчиков.
Асинхронная передача данных означает, что приемник (например, МП) и передатчик (например, телетайп) осуществляют связь в условиях, когда каждый имеет свою собственную систему синхронизации, поэтому передатчик посылает свои данные в любой момент, не сообразуясь с временным состоянием приемника. В приемнике должны быть предусмотрены средства анализа и вхождения во “временное зацепление”, т.е. средства синхронизации своей работы с работой передатчика.
Формат последовательных информационных сигналов
Последовательные информационные сигналы формируются в виде “1” или “0” уровней тока (напряжения), значения которых сохраняются постоянными в течение периода следования информационных сигналов Тп. Уровень сигнала может изменять свою величину только в начале периода следования информационных сигналов.
До начала подачи цифровой информации в линию связи постоянно поступает сигнал “1” уровня. Если необходимо начать передачу данных, то им всегда предшествует так называемый стартовый бит “0”. Затем следует посылка битов слова данных, например 7-разрядного.
Рис.6 Формат сигналов последовательных данных (А), последовательный байт данных с контролем по нечетности (Б)
Слово данных может сопровождаться контрольным битом, соответствующим четности/нечетности “1” в передаваемом коде. Завершается посылка двумя стоповыми битами, всегда имеющими значение “1”. Внутри слова данных младший значащий разряд передается первым, старший – последним. После выдачи сигналов СТОП передатчик может либо сразу же передавать следующее слово данных, либо сохраняет уровень “1”, соответствующий исправности линии связи и передатчика при отсутствии передаваемых данных. Приемник следит за уровнями сигнала в линии связи, фиксируя переход от “1” к “0” как начало передачи, воспринимает данные следующих семи или восьми интервалов, анализирует наличие СТОП-битов и принимает решение о прекращении или продолжении приема. Следовательно, введение СТАРТ и СТОП в кодовую посылку позволяет осуществить синхронизацию приемника и передатчика и правильно интерпретировать сигналы данных.
На рис.6,А приведен формат последовательных данных, а на рис.6,Б – пример последовательной передачи двух слов данных с контролем на нечетность передаваемых “1” данных.
studfiles.net
Конвертеры (преобразователи) интерфейсов
— надежные, зарекомендовавшие себя устройства, для работы в тяжелых условиях.
| Модель | Описание |
|---|---|
| модель 1104 | Конвертор многомодового оптоволокна в RS-485 |
| модель 1170M | Конвертор многомодового оптоволокна в Ethernet |
| модель 1170S | Конвертор одномодового оптоволокна в Ethernet |
| модель 2010/2011 | RS-232 преобразователь асинхронного потока данных в синхронный |
| модель 2012 | RS-232, полнодуплексный преобразователь асинхронного потока данных в синхронный |
| модель 2014 | Пассивный преобразователь RS-530 в V.35 |
| модель 2015 | Пассивный преобразователь RS-449 в V.35 |
| модель 2016 | Пассивный преобразователь X.21 в V.35 с кабелем |
| модель 2017 Series | Преобразователь RS-232 в токовую петлю (20 мА или 60 мА) |
| модель 2018 | Конвертер RS-232 в 20 мА токовую петлю (Активный или Пассивынй), может работать как удлинитель RS-232 на расстояние 1.8 км |
| модель 2020P & 2020PRC | Конвертер интерфейса RS-232 в V.35 |
| модель 2021 | Конвертер интерфейса RS-232 в X.21 |
| модель 2021P | Двунаправленный Конвертер интерфейса /буфер петли |
| модель 2021TCB | Назначаемый RS-232 Конвертер интерфейса /буфер |
| модель 2022 | Конвертер интерфейса RS-232 в RS-422/449 (V.36) |
| модель 2025/2029 | Автонастраивающийся преобразователь последовательног интерфейса в параллельный Serial-to-Parallel |
| модель 2026 & 2027 | Конвертер последовательного интерфейса в параллельный Serial-to-Parallel |
| модель 2030 | RS-232/423 последовательный (Serial) в IEEE-1284 двунаправленный параллельный (Bi-Directional Parallel) конвертер |
| модель 2035 & 2039 | Высокоскоростной конвертер последовательного интерфейса в параллельный с автовыбором |
| модель 2040 | Преобразователь интерфейса V.35 в HSSI высокоскоростной последовательный интерфейс (High Speed Serial Interface) |
| модель 2065RC/2066RC | Конвертер интерфейса RS-232/V.35 в X.21 |
| модель 2070 | Конвертер G.703 |
| модель 2073 | Преобразователь G.703/64 kbps |
| модель 2085 | Преобразователь интерфейсов RS-232 в RS-485 |
| модель 2089 | Преобразователь интерфейса RS-232 (EIA-574) в RS-485 |
| модель 2094 | Micro V.35 в G.704 (E1) конвертер, поддерживает выбор n x 64 |
| модель 2120 | Однопортовый терминал сервер RS-232 Ethernet |
| модель 2121-2135C | Микромосты Ethernet в X.21, Ethernet в RS-232, Ethernet в RS-530 и Ethernet в V.35 |
| модель 222N Series | Конвертеры RS-232 в RS-422/530 (Только передача и получение данных) |
| модель 2604 | 4-портовый концентратор, мультиплексор или Т1/Е1 конвертор |
| модель 2702 | Конвертер доступа Micro-Pak™ 2-Mbps G.703 |
| модель 2703 | Конвертер доступа MegaLink-I™ 2 Mbps G.703 |
| модель 2710 | Преобразователь интерфейса T1/FT1-в-V.35- устройство доступа CSU/DSU с контрольным портом |
| модель 2710RC | T1/FT1 High-Density, Low-Cost CSU/DSU Rack Card |
| модель 2711 | Преобразователь интерфейса T1/FT1-в-V.35 устройство доступа-CSU/DSU |
| модель 2715 | Устройство окончания сети E1/FE1 Network Termination Unit (NTU) |
Преобразователи среды G.703 Balun (75 Ом в 120 Ом)
| модель 460 | Преобразователь среды G.703 Balun (75 Ом в 120 Ом) |
| модель 460MC | Преобразователь среды G.703 Baluns, с встроенными кабелями |
| модель 460RC | TeleMatch™ G.703 Balun панельl |
| модель 462 | Преобразователь среды G.703 Balun (75 Ом в 120 Ом) |
| модель 463 | Преобразователь среды G.703 Balun (75 Ом в 120 Ом) |
| модель 465 | Преобразователь среды 1.6/5.6-Plug G.703 Balun |
| модель 465RC | TeleMatch™ G.703 Balun панель |
Поделиться с друзьями:
jasmi.ru
Преобразователь интерфейсов (переходник) USB-RS485 с гальванической развязкой (ПИ-5б)
Преобразователь интерфейсов (переходник) USB<=>RS485 (ПИ-5)Продолжаю цикл заметок «Проекты-малыши»
В рамках данной заметки речь пойдет о вот таком преобразователе интерфейсов USB-RS485:
Третьего дня возникла острая производственная необходимость в подобном преобразователе. Возникла, как всегда, внезапно и (обратно – как всегда) архисрочно. Причем, мои попытки впарить уже разработанный ранее преобразователь успехом не увенчались. Надо, говорят, чтобы был гальваноразвязанный. На мой вопрос «зачем именно такой?» ответа не последовало – надо, и всё тут. С одной стороны – послать бы умников на хер, да и дело с концом, но с другой – задание есть задание (= «деньги есть деньги»). С третьей же – давно чесались руки сделать подобную поделку, да всё как-то не было повода. А тут – как специально заказ подогнали. Так что решать поставленную задачу принялся с чистой душой и поющим сердцем.
Схема подобных преобразователей настолько стандартна, что насчет стандартности может поспорить с любым ГОСТом. Берем сигнал USB, преобразовываем его в UART (грубо говоря), а затем из UART’а делаем RS485:
Широкая распространенность подобной схемотехники обусловлена соответствующей элементной базой: и преобразователи USB-UART, и преобразователи UART-RS485 в настоящее время легко доступны и ст́оят не так уж и дорого. Ну а если нужна гальваноразвязка, вклиниваем посерёдке еще один-два квадратика – изолятор цифровых сигналов и изолированный источник питания:
При этом изолированный источник питания является, по большому счету, опциональным – в ряде случаев преобразователь UART-RS485 может запитываться со стороны шины RS485. Однако, намного удобнее, конечно, питать всё устройство от порта USB – отпадает необходимость в лишних провод́ах на «вторичной» стороне поделки, да и источник питания какого-либо из устройств на шине дополнительно грузиться не будет.
В моем случае в качестве преобразователя UART-RS485 применена широко распространенная микросхема ADM485 (ну, или любой ее аналог, имя которым – легион). Способ подключения таких чипов прост, как барабан: к линии «Data In» подключается сигнал TXD (см. UART), к линии «Data Out» — сигнал RXD. Ну а по управляющим входам (которые обычно объединяются) говорим чипу о том, как надо в данный момент работать: на прием данных с шины RS485 или на передачу.
В роли конвертера USB-UART выступает чип FT232RL. Это аппаратный преобразователь, поэтому никаких прошивок для него не надо – впаял и радуйся. Правда, говорят, цена на него огромна (на 04.12.14 в «Чип-НН» — 190р.), но это уж кому как. Зато корпус хороший и с лапами (в отличие от той же CP2102-GM), называется SSOP-28 и довольно легко паяется.
Пользоваться FT232 так же просто, как и ADM485. На вход микросхемы подаем USB-сигнал, а на выходе получаем TTL-сигналы TXD и RXD. Плюс еще есть выводы, специально заточенные под индикацию процессов приема и передачи информации (рассчитаны на подключение светодиодов). Ну и вообще – категорически рекомендую покопаться в документации на FT232RL, найдете много всего интересного. В частности, там есть страница, где подробно расписано, как FT232 правильно подключать к приемопередатчику RS485 (и я ее даже пересказал).
Ну и последний штрих – секция гальваноразвязки. В качестве изолятора цифровых сигналов я использовал микросхему ISO7231, специально заточенную под рассматриваемый тип преобразователей. Данный чип имеет два входа и один выход на «первичной» стороне (соответственно, два выхода и один вход на «вторичной») – как раз то, что надо для приемопередатчика RS485 (в нашем случае – ADM485). Как вариант – можно использовать шустрые оптроны, но они относительно большие и у меня их нет. Ну а в качестве изолированного DC-DC преобразователя решил использовать модуль P6AU-0505ELF от конторы «PEAK». Купил их когда-то штук двадцать как раз для таких целей, и вот – пригодились. Данный модуль дает +5,0В на выход из +5,0В на входе – как раз наш случай. Правда, изоляция у него не блещет – всего 1кВ между входом и выходом, но это всё же лучше, чем ничего (о чем я и сообщил заказчикам). Так что можно считать рассматриваемый преобразователь интерфейса хоть и не «тру», но всё-таки гальваноразвязанным.
В итоге схема поделки приобрела такой вид:
(«резисторы» R4-R8 – это обычные проволочные перемычки, используются для варианта преобразователя без гальваноразвязки, см. далее).
USB-сигнал подается на разъем XS1 («USB»). Шина RS485 подключается к точкам 1-3 (на плате оформлены в виде клеммников). Присутствуют три перемычки-джампера – одна для подключения/отключения резистора-терминатора (JP2 «TERM.»), и две – для подключения подтягивающих резисторов к плюсу питания и к земле. Для чего нужны терминатор и эти подтяжки здесь объяснять не буду – и так заметка, как обычно, нескромно распухла. Можно посмотреть тут — там всё доступно расписано (и даже с расчетами). Светодиод HL1 («USB PWR») сигнализирует о подаче питания с порта USB на преобразователь интерфейсов. Светодиод HL2 («USB<=485»), как следует из названия, загорается в момент приема данных с шины RS485, светодиод HL3 («USB=>485») – в момент передачи данных на шину. На точку подключения модуля №4 выведено питание «вторичной» части преобразователя, причем в зависимости от выбранной модели устройства эта линия может быть как выходом, так и входом (см. далее). На точки подключения №№5, 6 подается внешнее питание для «вторичной» стороны (опять же – в зависимости от выбранной модели преобразователя). Ну а всё остальное – в соответствии с даташытами (жы/шы пиши с буквой «и» — прим. автора) на используемые микросхемы/модули.
Под приведенную схему была незамедлительно разведена
и вытравлена
печатная плата. Обратите внимание на щель: без нее для реальной гальваноразвязки не обойдешься (спасибо проектировщикам DC-DC преобразователя P6AU-0505ELF). Без спецоборудования такую щель проще всего сделать так – насверлить отверстий вплотную друг к другу (в данном случае диаметр дырок/ширина щели – 1,0мм), а затем этим же сверлом «профрезеровать» щель по насверленным дыркам. На чертеже печатной платы отверстия для изготовления щели в наличии.
Габаритные и присоединительные размеры платы:
слева – сторона TOP, справа – сторона BOTTOM. Высота преобразователя определяется высотой USB разъема (USBB-1J) и составляет около 11мм. Кстати, дырки под контакты этого разъема сделаны так, что в них может залезть гребенка PLD-4 (ну, или гнездо PBD-4) – на всякий случай.
Из особенностей платы отмечу следующее. Во-первых, плата односторонняя. Перед написанием заметки глянул несколько вариантов подобных преобразователей в поисковике. Почему-то большинство плат для них – двухсторонние. И при этом – никаких ограничений по габаритам переходника. Почему именно так – понять не смог, ибо там замечательно всё на одной стороне разводится (причем, даже без перемычек).
Во-вторых, плата не заточена под какой-либо конкретный корпус. Вернее, изначально она должна была устанавливаться в корпус G1031B, но потом заказчик передумал и повелел использовать другой корпус (к сожалению, фоток установленного преобразователя нет и не будет). Так вот, переход прошел без геморроев. А всё благодаря тому, что [Celeron Mode On] использована уникальная авторская методика крепления печатных плат встраиваемых модулей на переднюю или лицевую панель корпуса прибора [Celeron Mode Off]. Если по-людски, то использован вариант крепления платы прямо на переднюю панель (или боковую стенку) корпуса, а не в штатные дырки для саморезов. Последние несколько лет вовсю использую данный подход, ибо он универсален – крепежные дырки у каждого ќорпуса свои, а вот девственная передняя панель есть у всех у них без исключения. И этим нужно грамотно пользоваться. Именно для внедрения упомянутого подхода насверлена куча дырок и проставлены цифры около разъема USB:
Фича тут вот в чем. Берем стойку HTP-320 или аналогичную. Отмеряем от одного из ее краев 15мм и сверлим дырку прямо «посередине ширины» стойки, а затем режем в ней резьбу М3 или М2,5:
Далее измеряем толщину панели прибора и рассверливаем в плате те крепежные дырки около разъема USB, напротив которых сто́ит цифра, соответствующая толщине панели в миллиметрах. И если сделать всё именно так, как описано выше, то после прикручивания допиленных ранее стоек в рассверленные дырки на плате, край разъема USBB-1J будет практически совпадать с внешней стороной лицевой панели:
На самом деле он будет чуть утоплен внутрь (примерно на 0,2-0,3мм), но это сделано для запаса – мало ли каких разъемов наштампуют наши братья-китайцы.
Как можно видеть, допиленные стойки HTP-320, прикрученные к плате, дают возможность удобно крепить на переднюю панель уже весь модуль при помощи винтов М3. А это, в свою очередь, позволяет закрепить плату преобразователя в любой, повторюсь, корпус, лишь бы только сама плата в этот корпус влезла. Рассматриваемая поделка может быть засунута в следующие корпус́а:
G1020B, G1032B, G1068B, G431, G434, G436, G738,
и это только из не особо богатого ассортимента магазина «Чип-НН» (да и то – по-минимуму).
Фото платы с прикрученными стойками – на первом рисунке в заметке. Исходя из этих же соображений (установка модуля на переднюю панель) выполнено и крепление светодиодов – можно изогнуть их так, чтоб смотрели на переднюю панель, а можно установить прямо, и тогда они будут светить на верхнюю крышку. Ну а если не нравятся выводн́ые светики, взамен них можно поставить и SMD в корпусе 0805 или 1206:
Также отмечу, что цепь питания FT232RL содержит не то, чтобы сильно распространенные элементы – дроссель MI0805K400R-10 и самовосстанавливающийся предохранитель MF-NSMF050. В принципе, если поделка располагается недалеко от компа, дроссель можно выкинуть, а уж предохранитель – на ваше усмотрение. В любом случае – плата построена так, что вместо этих двух элементов можно впаять один любой элемент типоразмера 0805 или 1206 (хоть тот же резистор-перемычку):
Ну и последнее – схема и плата предусматривают возможность создания нескольких типов преобразователей интерфейса:
— ПИ-5б-Н: преобразователь без гальваноразвязки, дополнительного источника питания не требует:
— ПИ-5б-И1: преобразователь с гальваноразвязкой, дополнительного источника питания не требует, но используется дорогой DC-DC преобразователь:
— ПИ-5б-И2: преобразователь с гальваноразвязкой, требуется дополнительный источник питания +(7,5…12,0)В на «вторичной» стороне (при использовании стабилизатора DA1 в корпусе TO-220 максимальное входное напряжение может быть увеличено соответственно максимальной рассеиваемой мощности):
— ПИ-5б-И3: преобразователь с гальваноразвязкой, частный случай предыдущего варианта – требуется дополнительный источник питания +5,0В на «вторичной» стороне:
Думаю, какие детали надо устанавливать для каждого из вариантов, понятно из схемы (но если есть какие вопросы – задавайте, дополню заметку). Отмечу лишь, что на фото в начале заметки показан «универсальный» вариант преобразователя – в цанговые линейки можно втыкать и выковыривать различные элементы.
В завершение заметки хочу отметить, что правильно собранный преобразователь интерфейса не нуждается в отладке – достаточно лишь установить дрова для FT232RL и выставить нужное положение джамперов JP1-JP3.
А на сегодня всё. Желаю удачи при работе с шиной RS485!
Примечание: все вопросы лучше валить в камменты после заметки, так как не факт, что я смогу на них на все ответить. А вот шансы на то, что в сообществе найдется более прошаренный человек по твоей теме — довольно хорошие. Но уж если зарегистрироваться на сайте совсем никак — можно воспользоваться возможностями электрической почты: [email protected]
Содержание архива:
ПИ-5б_SCH.pdf – схема преобразователя;
ПИ-5б_ФР.lay – печатная плата, вариант для шаблонщиков;
ПИ-5б_ЛУТ.lay – печатная плата, вариант для утюжников.
«Оригинальный» файл – для шаблонщиков, он точно без косяков, а вот файл «ПИ-5б_ЛУТ.lay» проверяйте – может я там чего лишнего настирал вместе с полигонами.
Плата нарисована в программе «Sprint Layout 5.0» (бесплатная гляделка)
we.easyelectronics.ru
