Аннотация
В статье рассмотрен вариант модификации серийно выпускаемых многопортовых адаптеров расширения ввода-вывода, построенных на микросхемах NetMOS / MosChip MSC98XX-CV и SystemBase SB16C1052PCI, для реализации последовательного физического интерфейса RS-422 со скоростями обмена данными до 1 Мбод.
Текст
Со времен компьютеров IBM PC последовательные порты персональных ЭВМ, рабочих станций и серверов, функционирующие по протоколу UART, в большинстве случаев используют физический сигнальный интерфейс RS-232. Раньше последовательные порты, или COM-порты в терминологии системного программного обеспечения, применялись главным образом для подключения манипуляторов типа мышь и модемов для коммутируемых телефонных линий и прочих низкоскоростных каналов связи. В современной вычислительной технике эти периферийные устройства подключаются по шине USB. Тем не менее, последовательные порты RS-232 продолжают использоваться для сопряжения с различным технологическим оборудованием, например, со сканером штрих-кода, а также для различных отладочных и диагностических нужд для работы в режиме терминала со встроенным программным обеспечением таких устройств, как сетевые коммутаторы третьего уровня, контроллеры, источники бесперебойного питания и т.п.
Помимо сигнального интерфейса RS-232 последовательные порты могут использовать стандарты RS-422 и RS-485, позволяющие передавать данные в виде электрических сигналов по кабелю со скоростью до 10 Мбод на расстояниях 10-20м, и обеспечивающие дальность связи до 1500 м на низких скоростях. Применение сигнальных стандартов RS-422 и RS-485 с интерфейсами UART распространено в промышленной и специальной аппаратуре, рассчитанной на тяжёлые условия эксплуатации.
Для сопряжения персональных компьютеров и промышленных ЭВМ с последовательным интерфейсом RS-422 выпускаются специализированные адаптеры ввода-вывода, реализующие до 16 каналов UART. В качестве примера можно рассмотреть адаптер PCL-743 фирмы Advantech для системной шины ISA, показанный на рис. 1. Данный адаптер содержит два контроллера UART 16C550, управляющую ПЛИС Xilinx XC9572 и микросхемы приёмников и передатчиков RS-422 / RS485. Путём установки переключателей задаются адресные диапазоны, которые адаптер использует для контроллеров 16С550. При верной установке переключателей возможно сконфигурировать адаптер для работы в качестве стандартных COM-портов, определяемых средствами BIOS и операционной системой. Для этого нужно установить базовые адреса контроллеров 16С550 в значения из списка: 02E8h, 02F8h, 03E8h, 03F8h, таким образом, чтобы не было совпадений с адресными диапазонами COM-портов материнской платы.
Кроме того, адаптер позволяет настроить режим работы физического интерфейса для каждого из двух портов в отдельности либо по стандарту RS-422, либо по стандарту RS-485.
Для достижения высоких скоростей в адаптере PCL-743 установлен кварцевый генератор, формирующий частоту 14,7456МГц, которая в 8 раз выше стандартной частоты 1,8432МГц. Положением крайнего правого переключателя задаётся частота синхронизации контроллеров 16C550: либо стандартная, либо увеличенная в 8 раз. Работа на высокой частоте позволяет работать со скоростями до 921,6 кбод, для чего в программном обеспечении выбирается настройка скорости 115,2 кбод.
Джамперы в левой части платы адаптеры позволяют вручную настроить линии прерывания для каждого канала UART.
Рис. 1. Интерфейсный адаптер PCL-743 фирмы Advantech
Предлагается рассмотреть реализацию адаптеров последовательных портов, работающих по стандарту RS-422 со скоростями до 1 Мбод, путём модификации недорогих контроллеров традиционных периферийных интерфейсов для системной шины PCI, широко представленных на рынке.
За основу для описанных в статье адаптеров взяты многопортовые контроллеры производителя Espada, основанные на микросхемах MCS9820, MCS9835, MCS9845 фирмы MosChip. Семейство микросхем MCS9805, MCS9815, MCS9820, MCS9835, MCS9845 разработано фирмой NetMOS 10-12 лет назад с высокой степенью унификации разводки выводов и внутренней логической организации. Эта унификация позволила разработать ряд контроллеров периферийных интерфейсов, использующих общий дизайн печатной платы.
Следующие контроллеры Espada построены на одной печатной плате, и отличаются исключительно конфигурацией установленных разъёмов и электронных компонентов:
• FG-PIO9820-1S-01-CT01 – один порт RS232, микросхема MCS9820;
• FG-PIO9835-2S-01-CT01 – два порта RS232, микросхема MCS9835;
• FG-PIO9835-2S1P-01-CT01– один порт LPT, два порта RS232, микросхема MCS9835;
• FG-PIO9805-1P-01-CT01– один порт LPT, микросхема MCS9805;
• FG-PIO9815-2P-01-CT01– два порта LPT, микросхема MCS9815.
Также унифицированную печатную плату используют контроллеры Espada, основанные на микросхеме MCS9845, имеющей внешнюю асинхронную шину, посредствам которой подключаются дополнительные контроллеры UART типов 16C550, 16C552, 16C554:
• FG-PIO9845-4S-01-CT01 – четыре порта RS232, микросхемы MCS9845 + 2шт. 16С550;
• FG-PIO9845-6S-01-CT01 – шесть портов RS232, микросхемы MCS9845 + 16С554.
Внешний вид контроллера максимальной конфигурации с шестью последовательными портами RS232 показан на рис. 2.
Рис. 2. Интерфейсный адаптер RS232 производства Espada
В оригинальной конфигурации все перечисленные адаптеры Espada имеют преобразователи уровня для работы с интерфейсом RS-232 и настроены на работу с максимальной скоростью 115,2 кбод. Тем не менее, в ранних версиях документации на микросхемы MCS98xx-CV указана максимальная скорость работы контроллеров последовательных портов равная 1Мбод [1, 2]. В более поздней документации максимальную скорость сократили до 115,2 кбод [3, 4], что, вероятнее всего, было сделано из коммерческих соображений в силу выхода на рынок более развитых интерфейсных микросхем MosChip MCS9865-IV, поддерживающих функцию инициатора (мастера) шины PCI.
Микросхемы MCS9820, MCS9835, MCS9845 имеют до двух интегрированных контроллеров UART класса 16C550, использующих отдельно настраиваемые через конфигурационные регистры PCI диапазоны адресов ввода-вывода ёмкостью восемь байт. Адаптеры, реализующие более двух последовательных портов, используют связку микросхем MCS9845 и 16C550 (16C552, 16C554), соединённых асинхронной 8-разрядной локальной шиной, на которую транслируются транзакции чтения и записи шины PCI по адресам ввода-вывода, принадлежащим диапазонам дополнительных контроллеров UART в составе микросхем 16C550 (16C552, 16C554). Диапазоны адресов ввода-вывода дополнительных контроллеров UART настраиваются также через регистры базовых адресов — BAR в конфигурационном пространстве PCI. Регистры конфигурационного пространства PCI реализованы согласно стандарту [5] в микросхемах MCS98xx и доступны для чтения и/или записи средствами системного контроллера в составе чипсета.
Для синхронизации контроллеров UART в составе микросхем MCS9820, MCS9835, MCS9845 предусмотрены два входа подачи несущей частоты:
• сигнал ACLK (вывод 59) задаёт несущую частоту для UART-A,
• сигнал BCLK (вывод 57) задаёт несущую частоту для UART-B.
Несущая частота контроллера UART класса 16C550 должна быть в 16 раз выше бодовой скорости. Таким образом, для скорости 115,2 кбод требуется несущая 1,8432 МГц, а для скорости 1 Мбод несущая частота должна быть равна 16 МГц.
На входы ACLK и BCLK согласно фирменной документации MosChip [1-4] предлагается подавать сигналы с тактового генератора, входящего в состав микросхем MCS98xx. Тем не менее, на эти входы можно подавать сигнал от внешнего источника синхронизации с уровнями КМОП или ТТЛ.
Встроенный тактовый генератор требует внешнего кварцевого кристалла, подключённого между входом XTAL1 (вывод 62) и выходом XTAL2 (вывод 61) и формирует три выходные частоты:
• сигнал 3XCLK (вывод 55) с частотой, полученной делением частоты кварцевого резонатора на 3,
• сигнал 6XCLK (вывод 56) с частотой, полученной делением частоты кварцевого резонатора на 6,
• сигнал 12XCLK (вывод 58) с частотой, полученной делением частоты кварцевого резонатора на 12.
В оригинальной конфигурации адаптеров интерфейса RS-232 на основе микросхем MCS9820, MCS9835, MCS9845 используется кварцевый резонатор с частотой 22,1184 МГц, а на входы ACLK и BCLK подаётся сигнал с выхода 12XCLK, частота которого, соответственно, составляет 1,8432 МГц.
На большинстве адаптеров, основанных на микросхемах MCS9820, MCS9835, MCS9845, имеются резисторные перемычки габарита 0603, позволяющие путём монтажа в различные позиции на плате подавать на входы ACLK и BCLK сигналы с выходов 3XCLK, 6XCLK и 12XCLK. Таким образом, заменив кварцевый резонатор на аналог с частотой 48 МГц, и перепаяв перемычки в положение, соответствующее коммутации входов ACLK и BCLK на выход 3XCLK, получится несущая частота интегрированных контроллеров UART равная 16 МГц. После такой доработки системная скорость последовательного порта 115,2 кбод (в настройках программного обеспечения) будет соответствовать реальной скорости 1 Мбод.
Результат такой доработки, выполненной на адаптерах Espada FG-PIO9820 или FG-PIO9835, показан на рис. 3.
Рис. 3. Доработка адаптера Espada для поддержки скорости 1 Мбод
Подавляющее большинство представленных на рынке интерфейсных адаптеров последовательных портов реализуют интерфейсы RS-232, выведенные на разъёмы DB-9M. Интерфейс RS-232 изначально был ориентирован на подключение телекоммуникационной аппаратуры, вследствие чего имеет ряд специальных сигналов, реализованных также в контроллерах UART класса 16С450 и 16С550.
Классическая схема соединения устройств по интерфейсу RS-232 включает терминальное оборудование DTE (Data Terminal Equipment) и связное оборудование передачи данных DCE (Data Communication Equipment), связанные между собой прямым кабелем. Под понятием «прямой кабель» подразумевается кабель с разъёмами типа розетка и вилка, в которых соединены контакты под одним номером (котакт-1 вилки соединён с контактом-1 розетки, котакт-2 вилки соединён с контактом-2 розетки, и т.д.)
Для терминального оборудования DTE традиционно используют разъём типа DB-9M (вилка), разводка которого показана рис. 4, а. В роли терминального оборудования выступает персональный компьютер, рабочая станция, сервер, коммутатор ЛВС, контроллер, либо иная аппаратура, содержащая микропроцессор, выступающий в роли генератора информационных посылок.
Для оборудования передачи данных DCE традиционно используют разъём типа DB-9F (розетка), разводка которого показана рис. 4, б. Оборудование передачи данных традиционно представлено модемами для различных каналов связи, формирующих специальные управляющие сигналы nRI – сигнал вызова от АТС и nDCD – признак обнаружения несущей частоты в канале связи. Также в роли DCE могут выступать любые иные устройства, выполняющие функции приёмника информационных посылок, или пассивного источника посылок, например исполнительные блоки и датчики.
а
б
Рис. 4. Разводка разъёмов RS-232:
a — вилки DB-9M для DTE, б – розетки DB-9F для DCE
Схема прямого соединения устройств DTE и DCE по интерфейсу RS-232 показана на рис. 5. Прямой интерфейсный кабель имеет розетку DB-9F для подключения к DTE (компьютеру) и вилку DB-9M для подключения к телекоммуникационному оборудованию DCE (модему). В кабеле выполнены 9 изолированных соединений в общем экране, соединённом с металлическими корпусами вилки и розетки на концах.
В соединениях, не использующих специальные сигналы детектора несущей nDCD и вызова nRI, деление устройств на типы DTE и DCE достаточно условное и определяется главным образом типом разъёма: вилка у DTE и розетка у DCE.
Рис. 5. Схема прямого соединения по интерфейсу RS-232
В современном оборудовании, исходя из соображений унификации, предпочитают использовать разъёмы типа DTE. Для соединения двух устройств DTE используют ноль-модемный кабель, также нередко называемый кросс-кабелем. Такой кабель коммутирует попарно передатчики и приёмники различных устройств в следующем порядке: TxD-RxD, nRTS-nCTS, nDTR-nDSR. В полной реализации кросс-кабеля RS-232 могут быть выполнены соединения nDTR-nDCD и nDTR-nRI.
В общем случае, для передачи данных достаточно коммутации TxD-RxD, ибо все остальные сигналы являются внеполосными (sideband) и могут участвовать в процессе обмена данными только на программном уровне (исключение составляет режим Auto-CTS в старших версиях UART класса 16С550, активируемый битом MCR[5]).
Схема соединения ноль-модемным кабелем двух устройств DTE по интерфейсу RS-232 показана на рис. 6.
Рис. 6. Схема соединения ноль-модемным кабелем по интерфейсу RS-232
В большинстве современных интерфейсных адаптеров RS-232 в качестве внешних разъёмов используются угловые вилки DRB-9MA, предназначенные для монтажа на печатную плату и фиксации в планке крепления к корпусу. В многопортовых адаптерах используются дополнительные планки с закреплёнными на них разъёмами DB-9M, к которым припаяны плоские шлейфы с шагом 1,27мм с запрессованными розетками IDC-10 на концах, рис. 7.
Рис. 7. Дополнительная планка с разъёмами DB-9M
Гнёзда IDC-10 имеют одно глухое отверстие на месте десятого контакта, выполняющее роль ключа. Ответная часть на печатной плате контроллера представляет собой штыревой соединитель PLD-10 с удалённым десятым контактом. Разъёмы для подключения двух дополнительных планок видны на задней стороне платы адаптера FG-PIO9845-6S-01-CT01, показанной на рис. 2.
Следует отметить, что разводка штыревых соединителей PLD-10 на большинстве адаптеров RS-232 унифицирована таким образом, что первый контакт гнезда IDC-10 на кабеле дополнительной планки соединяется с первым контактом внешнего разъёма DB-9M, второй контакт гнезда IDC-10 соединяется со вторым контактом разъёма DB-9M, и т.д. Таким образом, разводка штыревых соединителей по номерам контактов повторяет разводку внешних разъёмов DB-9M (рис. 8). Соответствующая распайка разъёма DB-9M показана на рис. 10 (первый контакт – красный провод шлейфа).
img src=«habrastorage.org/files/658/f59/b3c/658f59b3c3614cf68e2b2358a506fe0c.jpg»/>
Рис. 8. Разводка сигналов RS-232 на штыревом соединителе PLD-10
Рис. 9. Распайка разъёма DB-9M
Физический интерфейс RS-232 как на интерфейсных адаптерах, так и на материнских платах, традиционно реализует микросхема преобразователя уровней GD75232, или её полный аналог SN75185 [6, 7]. Эти микросхемы содержат 3 драйвера двухполярных сигналов RS-232 для цепей TxD, nDTR, nRTS и пять приёмников-преобразователей уровня RS-232 в сигнал ТТЛ. Каждая микросхема GD75232 / SN75185 использует три потенциала питания: VSS – минус 12В, VCC – 5В и VDD – 12В. Все напряжения измеряются относительно общего нуля – GND.
Существует традиционная схема подключения контроллера UART к порту RS-232 посредствам микросхемы GD75232 / SN75185; она представлена на рис. 10. Именно эта схема реализована в большинстве интерфейсных адаптеров RS-232, в том числе на платах Espada.
Рис. 10. Схема подключения контроллера UART к порту RS-232
Физический интерфейс RS-422 регламентирован стандартом TIA/EIA-422 определяющим уровни и форму сигналов дифференциальных сигналов, позволяющие передавать данные по витым парам проводов со скоростями до 10 Мбод (пропускная способность зависит от разрядности интерфейса и способа кодирования данных).
Примером использования сигналов RS-422 в параллельных интерфейсах является «высоковольтный» дифференциальный SCSI-интерфейс (HVD – High-Voltage Differential).
Последовательные асинхронные интерфейсы UART в промышленном оборудовании также часто используют физический интерфейс RS-422. В отличие от распространённого в промышленной и специальной технике дифференциального интерфейса RS-485 физический интерфейс RS-422 ориентирован на топологию соединений типа точка-точка.
Использование физического интерфейса RS-422 вместо RS-232 в последовательных портах позволяет увеличить скорость передачи данных на коротких соединениях, либо значительно увеличить дальность связи одного соединения.
Реализации интерфейса UART с физическим уровнем RS-422 в большинстве случаев используют четыре пары проводов: две пары для передачи данных в прямом и обратном направлении и две пары для вспомогательных сигналов RTS-CTS. Схема соединения двух устройств по последовательному интерфейсу RS-422, работающему по протоколу UART, приведена на рис. 11.
Рис. 11. Схема соединения по последовательному интерфейсу RS-422
Единой унифицированной разводки дифференциальных сигналов RS-422 в разъёмах DB-9 применительно к последовательным портам не существует. Предлагается рассмотреть разводку, реализованную фирмой Advantech в адаптере PCL-743 (рис. 1), показанную на рис. 12.
Рис. 12. Разводка разъёма DB-9M для интерфейса RS-422
Переоборудование адаптеров последовательных портов для реализации интерфейса RS-422 предлагается выполнить следующим способом:
1. демонтировать микросхемы преобразователей уровня RS-232,
2. соединить следующие сигналы контроллера UART со штыревыми соединителями PLD-10: TxD, RxD, nRTS, nCTS.
3. на входы nDCD и nDSR контроллера UART подать низкий уровень (GND), а на вход nRI – высокий уровень (+5В), либо выполнить соединение сигналов контроллера UART: nDTR-nDSR-nDCD-nRI,
4. на контакты 1 и 9 штыревого соединителя PLD-10 подать потенциал +5В для питания приёмо-передатчиков RS-422,
5. на штыревые соединители PLD-10 адаптера установить модуль приёмо-передатчиков RS-422, к которому подключаются гнёзда IDC-10 на шлейфах от разъёмов DB-9M, установленных на планке,
6. контакты 4 и 6 соединителя PLD-10 соединить с цепью GND.
Схематично принцип описанной модернизации адаптера отражает рис. 13.
Рис. 13. Переоборудование адаптера RS-232 для интерфейса RS-422
В результате описанных действий разводка сигналов в штыревых соединителях PLD-10 изменится согласно рис. 14.
Рис. 14. Разводка сигналов UART на штыревом соединителе PLD-10
Доработку предлагается выполнить на печатной плате адаптера монтажным проводом МГТФ или аналогичным, используя контактные площадки в объёме посадочного места микросхемы GD75232 / SN75185. Топология соединений для двух вариантов коммутации незадействованных сигналов nDTR, nDSR, nDCD, nRI контроллера UART показана на рис. 15. Расположение штыревых соединителей показано на примере адаптеров Espada FG-PIO9820 и FG-PIO9835.
а
б
Рис. 15. Топология связей после переоборудования адаптера
Учитывая унифицированную схему включения микросхем GD75232 / SN75185 (рис. 10), можно сделать вывод, что для выполнения доработки достаточно демонтировать эти микросхемы и выполнить монтаж перемычками из провода по аналогии с рис. 15. Вид печатной платы адаптера FG-PIO9835-2S1P-01-CT01 после демонтажа микросхем GD75232 / SN75185 показан на рис. 16. Окончательный вид выполненных соединений по рис. 15, а и по рис.15, б на одной плате иллюстрирует рис. 17.
Рис. 16. Печатная плата адаптера FG-PIO9835-2S1P-01-CT01 после демонтажа микросхем GD75232 / SN75185
Рис. 17. Печатная плата адаптера FG-PIO9835-2S1P-01-CT01 с двумя вариантами доработки
Модуль приёмо-передатчиков RS-422 предлагается выполнить на отдельной плате с использованием микросхем передатчика AM26LS31C и приёмника AM26LS33AC [9, 10]. Принципиальная электрическая схема модуля приёмо-передатчиков RS-422 приведена на рис. 18. Модуль имеет четыре посадочных места под штыревые разъёмы PLD-10, два из которых предназначены для распайки на разъёмы адаптера, а два других – для установки разъёмов PLD-10R для подключения шлейфов от планки.
Рис. 18. Принципиальная схема модуля приёмо-передатчиков RS-422
Топология печатной платы, реализующей модуль приёмо-передатчиков RS-422 согласно электрической схеме, представленной на рис. 18, изображена на рис. 19. Печатная плата выполнена без внутренних слоёв и предназначена для установки микросхем AM26LS в корпусе SOIC-16, а также чип-компонентов, габариты которых указаны на электрической схеме. Электролитический алюминиевый конденсатор имеет диаметр 5 или 6 мм и высоту не более 8 мм. Светодиод может быть в исполнении 1206 или монтироваться в отверстия проволочными выводами.
Разъёмы, расположенные в левой части схемы, не устанавливаются на плату. В их отверстия распаиваются свободные концы штыревых разъёмов PLD-10, установленных на плате адаптера.
Резисторы номинала 120 Ом габарита 1206 выполняют функцию согласования волнового сопротивления, необходимую в кабельных соединениях большой длины. Резисторы номиналом 10 кОм установлены для обеспечения смещения уровня напряжения в сторону пассивного состояния при отсутствии источника сигнала в линии.
Последовательные резисторы номиналом 100 Ом предназначены для ограничения тока при сопряжении с контроллерами UART, не допускающими входные уровни сигнала с напряжением 5 вольт.
Последовательные резисторы с номиналом 22 Ома устанавливаются для защиты передатчиков от перегрузок по току. Если такая защита не нужна, вместо данных резисторов следует устанавливать перемычки габарита 0603.
Топология платы ориентирована на применение с адаптерами Espada.
Рис. 19. Топология печатной платы модуля приёмо-передатчиков RS-422
Модуль приёмо-передатчика RS-422 можно собрать, используя макетную плату с шагом отверстий 2,5 мм или 2,54 мм, установив микросхемы AM26LS31 и AM26LS33 в корпусе DIP-16. Этот вариант исполнения позволит избежать затрат на изготовление заказной печатной платы, наподобие показанной на рис. 19, но увеличит сложность и объём монтажных работ. Соединения на макетной плате придётся выполнять монтажным проводом.
Внешний вид собранных модулей приёмо-передатчиков интерфейса RS-422 показан на рис.20 (одноканальный вариант) и рис. 21 (двухканальное исполнение).
Одноканальный модуль не имеет токоограничительных резисторов номиналом 22 Ом, согласующих резисторов 120 Ом габарита 1206 и одного разъёма. Перечисленные компоненты используются во втором канале UART. Одноканальный вариант исполнения предназначен для доработки адаптеров с одним последовательным портом, построенных на микросхеме MCS9820. Изображение адаптера Espada FG-PIO9820-1S-01-CT01 с выполненной доработкой приведено на рис. 22.
Рис. 20. Одноканальный модуль приёмо-передатчиков RS-422
Рис. 21. Двухканальный модуль приёмо-передатчиков RS-422
Модули устанавливаются на адаптеры таким образом, что микросхемы AM26LS31 и AM26LS33 располагаются сверху. Это упрощает их замену в случае выхода из строя.
Рис. 22. Одноканальный адаптер последовательного интерфейса RS422
Двухканальный модуль приёмо-передатчика RS-422 предназначен для установки на адаптеры с двумя последовательными портами, построенными на микросхеме MCS9835. Расстояние между разъёмами на модуле соответствует печатной плате адаптеров Espada FG-PIO9835-2S-01-CT01 и FG-PIO9835-2S1P-01-CT01. Изображение адаптера Espada FG-PIO9835-2S1P -01-CT01 с выполненной доработкой приведено на рис. 23.
Рис. 23. Двухканальный адаптер последовательного интерфейса RS422
Доработанные адаптеры Espada были протестированы диагностическим программным обеспечением для работы с последовательными портами в ОС Microsoft Windows в составе рабочей станции (рис. 24). Тестирование выполнялось с использованием сетевого четырёхпарного кабеля UTP для межмашинного прямого соединения (ноль-модем), а также на заглушке, замыкающей тракт данных TxD на RxD и тракт управления RTS на CTS. В кабеле UTP каждая витая пара используется для передачи одного из дифференциальных сигналов. Две пары реализуют перекрёстное соединение TxD-RxD и RxD-TxD, а две оставшиеся пары – перекрёстное соединение RTS-CTS и CTS-RTS. В случае соединения по последовательному интерфейсу RS-422 устройств с некачественным заземлением корпусов, либо с изолированными корпусами, необходимо реализовать в кабеле дополнительную цепь, соединяющую корпуса. Это необходимо для выравнивания потенциалов между устройствами. В противном случае разность потенциалов может вывести из строя приёмо-передатчики интерфейса. Микросхема AM26LS33AC допускает отклонение входного напряжения от нуля не более чем на 15 вольт.
Рис. 24. Тестирование двухпортового адаптера RS-422
Тестовая заглушка представляет собой розетку DB-9F, заключённую в пластиковый разборный корпус для разъёмов D-Sub (рис. 25). Внутри корпуса выполнены следующие соединения: 1-4, 2-3, 6-9, 7-8.
Тестирование прошло без сбоев на системной скорости 115,2 кбод, соответствующей реальной скорости 1 Мбод (вследствие замены кварцевого резонатора и изменения делителя частоты).
Рис. 25. Тестовая заглушка
Одним из недостатков микросхем фирмы MosChip является ограничение частоты шины PCI 33МГц. Для работы на сегментах шины с тактовой частотой 66МГц (66,667МГц, период 15нс) можно использовать контроллеры других производителей. В качестве доступного решения с таким контроллером можно рекомендовать адаптер Espada FG-PMIO-B1T-0001S-1-CT01. Данный адаптер построен на микросхеме SB16C1052PCI фирмы SystemBase [8].
Контроллер SystemBase SB16C1052PCI поддерживает интерфейс исполнителя (Target) 32-разрядной шины PCI с частотой до 66МГц и реализует один или два последовательных порта с буферами FIFO большой ёмкости: 256 байт против 16 байт в традиционном контроллере класса 16C550.
Ради эксперимента для поддержки интерфейса RS-422 был доработан одноканальный адаптер FG-PMIO-B1T-0001S-1-CT01. При этом штатный порт RS-232 не подвергся изменениям. Путём перепайки резисторной перемычки RJ6 в положение 2-3 был активирован второй интерфейс UART контроллера SB16C1052PCI, выходящий на посадочное место микросхемы U3. Установка нулевого резистора R19 подключает 9 контакт второго порта (цепь nRI) к 9 контактной площадке посадочного места U3 (рис. 26). Разводка преобразователя уровня RS-232 и штыревого соединителя J2 аналогична схеме на рис. 10. Таким образом, путём выполнения доработки, показанной на рис. 15 и установки штыревого соединителя в посадочное место J2, получен интерфейс UART с разводкой на штыревой разъём, показанной на рис. 14.
Вид доработанного адаптера FG-PMIO-B1T-0001S-1-CT01 с установленным одноканальным модулем приёмо-передатчика RS-422 показан на рис. 27. Внешний разъём второго порта выполняется в виде вилки DB-9M с плоским шлейфом, на конце которого запрессовывается гнездо IDC-10 (рис. 9). Вилка DB-9M может быть установлена на планку или непосредственно в стенку корпуса при наличии соответствующей прорези.
В результате получился комбинированный двухпортовый адаптер RS-232 и RS-422. При этом оба последовательных порта работают на стандартном наборе скоростей.
Рис. 26. Топология преобразователей уровня RS-232 адаптера FG-PMIO-B1T-0001S-1-CT01
Рис. 27. Доработанный адаптер FG-PMIO-B1T-0001S-1-CT01
Выводы
• Интерфейс RS-422 позволяет строить интерфейсы последовательных портов, работающие со скоростями до 1 Мбод, а также даёт возможность значительно увеличить длину кабеля по сравнению с интерфейсом RS-232.
• Микросхемы серии MSC98xx фирмы MosChip допускают работу последовательных портов на скорости 1 Мбод, для чего требуется несложная доработка адаптера.
• Физический интерфейс RS-422 возможно реализовать на двух микросхемах и небольшом количестве пассивных компонентов, что является весьма недорогим техническим решением. Модуль приёмо-передатчика RS-422 может быть построен на небольшой печатной плате размерами 3х4 см.
• Для построения кабельной инфраструктуры RS-422 подходит стандартный сетевой кабель UTP или FTP с волновым сопротивлением 100 Ом.
Цитированная литература
1. MCS9820 PCI Single UART. Datasheet Rev. 2.0. MosChip Semiconductor, 22 May 2006.
2. MCS9835 PCI Dual UART with Printer Port. Datasheet Rev. 2.0. MosChip Semiconductor, 22 May 2006.
3. MCS9820 PCI Single UART. Datasheet Rev. 2.4. MosChip Semiconductor, 29 July 2007.
4. MCS9835 PCI Dual UART with Printer Port. Datasheet Rev. 2.4. MosChip Semiconductor, 31 July 2007.
5. PCI Local Bus Specification. Revision 3.0. – PCI Special Interest Group, 2002. – 344с.
6. GD65232, GD75232 Multiple RS-232 drivers and receivers. Texas Instruments SLLS206J. MAY 1995, REVISED NOVEMBER 2004.
7. SN75185 Multiple RS-232 drivers and receivers. Texas Instruments SLLS181D. DECEMBER 1994, REVISED JANUARY 2006.
8. SB16C1052PCI PCI Target Interface Controller with Dual UART. Datasheet Revision 1.00. SystemBase Co., Ltd. July 2009.
9. AM26LS31C, AM26LS31M Quadruple differential line driver. Texas Instruments SLLS114I. JANUARY 1979, REVISED FEBRUARY 2006.
10. AM26LS32AC, AM26LS32AI, AM26LS32AM, AM26LS33AC, AM26LS33AM Quadruple differential line receivers. Texas Instruments SLLS115D. OCTOBER 1980, REVISED MARCH 2002.
В современном мире, очень большое количество промышленного оборудования работает через физические интерфейсы, для связи.
Физический уровень – это канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень модели взаимосвязи открытых систем OSI).
Рассмотрим несколько популярных интерфейсов: RS-485 и RS422
1. Интерфейс RS-485
RS-485 (Recommended Standard 485), также EIA-485 (Electronic Industries Alliance-485) – один из наиболее распространенных стандартов физического уровня для асинхронного интерфейса связи.
Название стандарта: ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems.
Стандарт приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей, широко используемых в промышленной автоматизации.
Стандарт RS-485 совместно разработан двумя ассоциациями:
– Ассоциацией электронной промышленности (EIA — Electronic Industries Association)
– Ассоциацией промышленности средств связи (TIA — Telecommunications Industry Association)
Ранее EIA маркировала все свои стандарты префиксом “RS“
Многие инженеры продолжают использовать это обозначение, однако EIA/TIA официально заменил “RS” на “EIA/TIA” с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов.
Стандарт определяет следующие линии для передачи сигнала:
A – неинвертирующая
B – инвертирующая
C – необязательная общая линия (ноль)
Несмотря на недвусмысленное определение, иногда возникает путаница, по поводу того какие обозначения (“A” или “B”) следует использовать для инвертирующей и неинвертирующей линии. Для того, чтобы избежать этой путаницы часто используются альтернативные обозначения, например: “+” / “-“
Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары – двух скрученных проводов.
В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам. Причем по одному проводу (условно A) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно B) – его инверсная копия. Другими словами, если на одном проводе “1”, то на другом “0” и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при “1” она положительна, при “0” – отрицательна.
Именно этой разностью потенциалов и передается сигнал.
RS-485 – полудуплексный интерфейс. Прием и передача идут по одной паре проводов с разделением по времени. В сети может быть много передатчиков, так как они могут отключаются в режиме приема.
Несмотря на то, что интерфейс RS-485 двухпроводной, существует его четырех проводная реализация.
При этом интерфейс не становится полнодуплексным, он также является полудуплексным.
Четырехпроводная версия выделяет задающий узел (master), передатчик которого работает на приемники всех остальных.
Передатчик задающего узла всегда активен — переход в третье состояние ему не нужен.
Передатчики остальных ведомых (slave) узлов должны иметь тристабильные выходы, они объединяются на общей шине с приемником ведущего узла. В двухпроводной версии все узлы равноправны.
Сеть построенная на базе RS-485 поддерживает по стандарту до 32 устройств “единичной нагрузки”
На рынке широко представлены устройства с другими значениями “нагрузки” – 1/2(т.е. уже 64 устройства), 1/4 (128 устройств) от единичной нагрузки.
При построении таких линий, возникает достаточно много сложностей, поэтому необходимо обладать должными знаниями для их проектирования.
2. Интерфейс RS-422
Последовательный дифференциальный интерфейс RS-422 (Recommended Standard 422) по своим особенностям очень походит на другой интерфейс передачи данных в сети – RS-485.
Они могут электрически совмещаться между собой, но всё же есть ряд существенных отличий.
RS-422 является полностью дуплексным интерфейсом (full duplex), поэтому передача данных может одновременно осуществлять в обоих направлениях. Например, подтверждение приёма пакетов данных происходит одновременно с приёмом последующих пакетов.
Дуплексность обеспечивается за счёт того, что используется одновременно два приёмопередатчика, один из которых работает на приём, другой – на передачу.
В то время как RS-485 применяется для организации сети со множеством абонентов, RS-422 используется обычно для налаживания передачи данных между двумя устройствами на длинных дистанциях.
Это обуславливается тем, что RS-422 поддерживает создание только одномастерных сетей, в которых в качестве передатчика может выступать только одно устройство, а остальные способны лишь принимать сигнал.
Максимальная дальность действия интерфейса RS-422 точно такая же, как и у RS-485, и составляет 1200 метров.
Интерфейс RS-422 используется гораздо реже, чем RS-485 и, как правило, не для создания сети, а для соединения двух устройств на большом расстоянии.
Каждый передатчик RS-422 может быть нагружен на 10 приемников.
2.1. Подключение интерфейса счетчика Альфа A1800 с полнодуплексным интерфейсом к модему RX.
Данные счетчики подключаются к модему RX по 4-х проводному интерфейсу RS422. Но не смотря на то, что в документации на этот счетчик, интерфейс называется 4-х проводной RS485, на самом деле это RS422.
Полнодуплексным типом интерфейса комплектовались счетчики до 2008 года. На данный момент практически все данные счетчики полудуплексные, но для точности лучше уточнить у поставщика или производителя.
3. Особенности
Несмотря на схожесть интерфейсов RS-485 и RS-422 они не совместимы друг с другом.
Нельзя к прибору с одним типом интерфейса подключать устройства или приборы с другим типом интерфейса.
Дополнительные данные:
Модемы RX с интерфейсом RS-485
Модемы RX с интерфейсом RS-422
GSM модемы TELEOFIS серии RX. Руководство по эксплуатации
Ссылки по теме:
Интерфейс RS-485
Интерфейс RS-422
Последовательный дифференциальный интерфейс RS-422 (Recommended Standard 422) по своим особенностям очень походит на другой интерфейс передачи данных в сети — RS-485. Они могут электрически совмещаться между собой, но всё же есть ряд существенных отличий. Во-первых, RS-422 является полностью дуплексным интерфейсом (full duplex), поэтому передача данных может одновременно осуществлять в обоих направлениях. Например, подтверждение приёма пакетов данных происходит одновременно с приёмом последующих пакетов.
Максимальная дальность действия интерфейса RS-422 точно такая же, как и у RS-485, и составляет 1200 метров.
Дуплексность обеспечивается за счёт того, что используется одновременно два приёмопередатчика, один из которых работает на приём, другой — на передачу. В то время как RS-485 применяется для организации сети со множеством абонентов, RS-422 используется обычно для налаживания передачи данных между двумя устройствами на длинных дистанциях. Это обуславливается тем, что RS-422 поддерживает создание только одномастерных сетей, в которых в качестве передатчика может выступать только одно устройство, а остальные способны лишь принимать сигнал. В отличие от устаревшего также полнодуплексного RS-232, RS-422 характеризуется большими возможностями по дальности линии 1200 метров против 15 метров и значительно большей скоростью передачи данных.
К каждому передатчику RS-422 возможно подключение до 10 приёмников.
Максимальная скорость передачи данных достигает 10 Мбит/секунду. На самой большой удалённости от передатчика скорость может составлять 10 кб/с. В качестве провода используется витая пара. Для организации передачи данных на дистанции свыше 500 метров рекомендуется использовать экранированную витую пару, чтобы избежать влияния сторонних электромагнитных полей. Передача данных осуществляется посредством измерения дифференциального напряжения между двумя проводами витой пары. Оба провода симметричны по напряжению относительно земли.
Рабочие напряжения: от -10 В до +10 В. Как правило используются номинальные значения +6…+8 В.
RS-422 линии создают емкостную нагрузки на линию передачи данных, поэтому при проектировании это нужно учитывать и рекомендуется компенсировать данный эффект.
В качестве коннектора подключения чаще всего применяют DC-37 и DB-25
Для устранения наводимых помех в концах линии устанавливаются специальные резисторы, называемые терминаторами. Чувствительность приёмников обычно устанавливается не менее 200 мВ. RS-422 — это довольно устойчивый тип связи против помех, поскольку используется дифференциальный метод передачи данных.
422 является сбалансированным последовательный интерфейс для передачи цифровых данных. Преимущество симметричный сигнал представляет собой наибольшую устойчивость к шуму. EIA RS422 описывает как DTE к DCE интерфейс для точка-точка соединения.
RS422 был рассчитан на большее расстояние и более высокие скорости передачи данных, чем RS232. В своей простейшей форме, пару преобразователей из RS232 в RS422 (и обратно), могут быть использованы для формирования «RS232 удлинитель». Скорость передачи данных до 100 тыс. бит / с и расстояниях до 4000 Ft. могут быть размещены с RS422. RS422 также задается для многоточечной (партийной линии) приложений, где только один водитель связан с, и передает дальше, «автобус» до 10 приемников.
Оба RS-422 и RS-485 использовать витую пару (т.е. 2 провода) для каждого сигнала. Они оба используют тот же диск с одинаковыми дифференциальных качели напряжения: от 0 до +5 В, но RS-422 является многоточечной стандарт, позволяющий для одного водителя и до 10 рецепторов, и RS485 является многоточечным стандартной, что позволяет до 32 устройств ( драйверы, приемники или transceptors)
Поскольку основной приемников RS-423-А и 422-электрически идентичны, то можно соединить оборудования с использованием RS423-приемников и генераторов на одной стороне интерфейса с использованием оборудования 422-генераторы и приемники другой стороне интерфейса, если провода от приемников и генераторов настроен для размещения такого устройства и кабель не прекращается.
| Прикрепите | Название | Dir | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | Заземление экрана | |
| 2 | НИИ | Индикатор сигнала частоты | |
| 3 | N / C | — | Жалеть |
| 4 | Южная Дакота | Передавать данные | |
| 5 | ST | Отправьте времени | |
| 6 | RD | Прием данных | |
| 7 | РТС | Сигнал запроса на передачу | |
| 8 | RR | Приемник готов | |
| 9 | CTS | Готовность к приему | |
| 10 | LL | Местный шлейф | |
| 11 | DM | Режим данных | |
| 12 | TR | Терминал готов | |
| 13 | RR | Приемник готов | |
| 14 | RL | Удаленный шлейф | |
| 15 | ИС | Входящий вызов | |
| 16 | SF / SR | Выберите Частота / Оцените | |
| 17 | TT | Синхронной | |
| 18 | TM | Тестовый режим | |
| 19 | GND | Земля | |
| 20 | RC | Получите Twister-pair Общие | |
| 21 | GND | Запасные Twister-возврата пары | |
| 22 | / SD | Отправка данных TPR | |
| 23 | GND | Отправьте времени TPR | |
| 24 | GND | Времени приема TPR | |
| 25 | / RS | Запрос на передачу TPR | |
| 26 | / RT | Времени приема TPR | |
| 27 | / CS | Готовность к приему TPR | |
| 28 | IS | Терминал In Service | |
| 29 | / DM | Режим данных TPR | |
| 30 | / TR | Готовность терминала TPR | |
| 31 | / RR | Приемник TPR | |
| 32 | SS | В ждущий режим | |
| 33 | SQ | Качество сигнала | |
| 34 | NS | Новый сигнал | |
| 35 | / TT | TPR синхронной | |
| 36 | SB | Индикатор режима ожидания | |
| 37 | Южная Каролина | Отправить Twister Пара Общие |
422 является сбалансированным последовательный интерфейс для передачи цифровых данных. Преимущество сбалансированный сигнал большую устойчивость к шумам. EIA RS422 описывает как DTE к DCE интерфейс для точка-точка соединения.
Техническое описание
Данные кодируются как дифференциальное напряжение между проводами. Провода имени (отрицательный) и B (положительный). Когда B> то выходной метка (1 или выключен) и когда A> B, то это считается как пространство (0 или на).
В общем знак +1 = для линии и +4 В постоянного тока для линии B.
Пространство +1 постоянного тока для линии B и +4 = для линии.
На передающем конце разность напряжений не должна быть меньше, чем 1,5 В постоянного тока и не превышает 5 В постоянного тока.
На приемном конце разность напряжений не должна быть меньше, чем 0,2 В постоянного тока. Минимальный уровень напряжения постоянного тока и -7 максимальная +12 В постоянного тока.
| Максимум Оцените расстояние @ | 1200 м / 4000 футов @ макс. 100 кбит |
|---|---|
| Максимум Расстояние Оценить @ | 10 Мбит при 12 м / 50 футов |
| Сопротивление драйвером вывода | 100 Ом |
| Сопротивление на входе приемника | 4 кОм мин. |
| Максимум Выходной ток | 150 мА |
Интерфейс, как правило, прекращаются на 4 провода винтовой блок или на Sub-D37 (RS449), но и другие интерфейсы не являются редкостью.
RS449 получает это «с молниеносной скоростью с тем, что, в отличие от RS232, который использует сигналы со ссылкой на землю, она» с приемниками искать разницу между двумя проводами. Теперь тайну, путем скручивания эти два провода посторонний шум подняли на одном проводе будет подобран с другой, потому что оба провода снимают тот же самый шум только дифференциальные сдвиги в уровне напряжения со ссылкой на земле, но не меняется с отношению друг к другу. Запомнить приемники только глядя на разницу в уровне напряжения каждого провода к другому не на землю. Это то, что делает все новые проводные интерфейсы работы, V.35, RS530, 10baseT и т.д.
Самая большая проблема стоит, как кабели изготавливаются
Дифференциальных сигналов для RS449 помечены либо как «А и В» или «+ и -«. В случае провода RS449 или + не подключается к В или -. Провод всегда подключается к А и В подключается к B или + + и — к -. Если вы пересекаете провода вы просто перевернули данных или часы в вашем интерфейсе. Я никогда не видел, чтобы часть оборудования повреждена от этого, но они не «т работать таким образом либо.
Некоторые характеристики:
| ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ | RS423 | RS422 | |
|---|---|---|---|
| Режим работы | SINGLE — СОСТАВА | ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ | |
| Общее количество драйверов и приемников на одной линии | 1 водитель 10 RECVR | 1 водитель 10 RECVR | |
| Максимальная длина кабеля | 4000 FT. | 4000 FT. | |
| Максимальная скорость передачи данных | 100 Кб / с | 10Мб / с | |
| Максимальное выходное напряжение драйвера | + /-6В | 0,25-до +6 В | |
| Драйвер Уровень выходного сигнала (с грузом мин.) | Загружено | + /-3.6V | + /-2.0V |
| Драйвер Уровень выходного сигнала (без нагрузки Max) | Разгрузка | + /-6В | + /-6В |
| Драйвер сопротивление нагрузки (Ом) | > 450 | 100 | |
| Максимум Драйвер тока в высокотемпературных Z государственный | Включение | N / A | N / A |
| Максимум Драйвер тока в высокотемпературных Z государственный | Отключение питания | + /-100мкА | + /-100мкА |
| Скорость нарастания выходного напряжения (макс.) | Регулируемый | N / A | |
| Приемник Диапазон входного напряжения | + /-12V | -10В до +10 | |
| Чувствительность на входе приемника | + /-200мВ | + /-200мВ | |
| Приемник Входное сопротивление (Ом) | 4k мин. | 4k мин. | |
Как проверить RS-232, RS-422, RS-485? На примере UPort
UPort – это преобразователь USB в RS-232/422/485 производства MOXA, который добавляет СОМ порты на ПК.
Структурная схема подключения UPort 1150 выглядит так:
Для работы с UPort 1150 необходимо установить драйвер (Driver for UPort 1000 Series).
После установки драйвера в диспетчере устройств мы увидим новый СОМ порт.
В разделе Многопортовые последовательные адаптеры, мы можем настроить СОМ порт, а именно выбрать номер СОМ порта и тип интерфейса.
Для работы с СОМ портом нужна программа, которая позволит открыть СОМ порт и отправить в него данные. MOXA предлагает воспользоваться бесплатной утилитой PComm Lite.
Как проверить RS-232 интерфейс?
Для проверки RS-232 можно воспользоваться простым способом: достаточно замкнуть контакты RX и TX между собой. Тогда все переданные данные будут приняты обратно.
Если у вас полный RS-232 или нужно использовать аппаратный контроль за передачей данных, тогда вам нужно распаять специальную заглушку. В ней должны быть соединены между собой следующие контакты:
После этого мы можем открыть СОМ порт через программу и отправить туда любые данные. Отправленные данные должны вернуться обратно в этот же порт.
На примере PComm Lite это будет выглядеть так.
Убедитесь, что UPort настроен на RS-232.
Откройте программу PComm Terminal Emulator, во вкладке Port Manager откройте СОМ порт, соответствующий UPort. Скорость и другие параметры можно оставить по умолчанию.
Однако, если вы подключаете внешнее устройство к СОМ порту, эти параметры должны совпадать с параметрами внешнего устройства.
Мы отправили несколько единиц в СОМ порт и получили их обратно, также видим одинаковые значения счетчиков TX и RX, что подтверждает получение всех отправленных данных.
Если вы хотите отображать текст, который печатаете, то вам нужно включить функцию Local echo на вкладке Terminal при открытии порта. Важно: после включения функции Local echo, если вы замкнули TX и RX, то текст в терминале удвоится, потому что будет отображен вводимый символ и тот, который получен обратно.
Схема подключения внешнего устройства с RS-232:
Прямой кабель DTE-DCE (компьютер-модем)
Нуль-модемный кабель DCE-DCE (модем-модем)
Нуль-модемный кабель DTE-DTE (компьютер-компьютер)
Как проверить RS-422 интерфейс?
Для проверки RS-422 можно также воспользоваться простым способом: достаточно замкнуть контакты TD+ на RD+ и TD- на RD-. Тогда все переданные данные будут приняты обратно.
Убедитесь, что UPort настроен на RS-422.
В терминале видны данные, которые мы отправили в СОМ порт.
Схема подключения внешнего устройства с RS-422:
Как проверить RS-485 интерфейс?
Интерфейс RS-485 может быть реализован на 2 или 4 контактах.
Для варианта RS-485 с 4 контактами проверка сводится к тем же действиям что и в RS-422 с таким же подключением контактов TD+ на RD+ и TD- на RD.
Для варианта RS-485 с 2 контактами нужно использовать внешнее устройство для проверки работы. Это может быть второй порт UPort или заведомо исправное устройство с RS-485.
Убедитесь, что UPort настроен на RS-485 и правильно указано количество контактов.
Схема подключения внешнего устройства с RS-485:
Подтягивающие и согласующие резисторы
В некоторых моделях UPort есть встроенные резисторы, которые обеспечивают правильную работу линий RS-422/485.
Согласующий резистор или терминатор 120 Ом – ставится в начале и конце линии для предотвращения отражения сигнала от конца линии и искажения полезного сигнала в RS-422/485.
При большой длине линии связи (более 100 метров) возникают эффекты длинных линий, которые связаны с индуктивностью и ёмкостью кабеля. Получается, что сигнал, переданный в линию с одной стороны, начинает искажаться по мере распространения в другую сторону. Поскольку на практике кабель на всей длине имеет одинаковые параметры погонной ёмкости и индуктивности, это свойство кабеля характеризуют волновым сопротивлением. Поэтому, если на приёмном конце кабеля использовать резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, то негативные резонансные явления значительно ослабляются.
Подтягивающие резисторы (pull high/low resistors) – предназначены для ограничения тока, протекающего по сигнальным цепям, и чтобы сделать состояние цифрового входа по умолчанию высоким или низким.
Цифровой вход нельзя напрямую подключить к питанию без ограничения тока, а также нельзя оставлять вход без подключения к чему либо, т.к. возможны ложные изменения состояния входа из-за внешних наводок.
Цепь с подтягивающим резистором можно представить в виде делителя напряжения из двух резисторов — одного подтягивающего и другого на месте кнопки.
Логический вход имеет ёмкость относительно земли, что влияет на время нарастания или спада сигнала при размыкании кнопки. Время спада или нарастания — это время между размыканием кнопки и достижением сигнала порогового напряжения, при достижении которого логическим входом фиксируется изменение логического состояния с высокого «1» на низкий «0» или наоборот.
Время спада и нарастания — зависит от произведения сопротивления, ёмкости и коэффициента, который учитывает пороговое напряжение. При подключении различных устройств значение ёмкости изменяется, это ведет к изменению формы сигнала, что может негативно сказаться на правильном определении уровня сигнала.
Поэтому иногда требуется подстройка значений подтягивающих резисторов, для восстановления формы сигнала. Ниже пример того, как может выглядеть сигнал при разном значении подтягивающего резистора:
Обычно значения подтягивающих резисторов по умолчанию оптимальны, но если форма сигнала сильно искажена или данные передаются с ошибками, то вам следует изменить значения подтягивающих резисторов.
Ниже показан пример расположения переключателей для изменения значений подтягивающих резисторов.
Распиновка разъема UPort 1150
Распиновка переходника UPort 1150 с DB9 на клеммную колодку.
Рекомендации по устранению неисправностей
Структурная схема подключения устройства с СОМ портом к ПК выглядит так:
- Если вы настроили подключение, но оно у вас не работает, убедитесь, что ваш конвертер работает и настроен правильно. Рекомендации по проверке RS-232/422/485 даны выше.
- Проблема может быть в подключении к конечному устройству, проверьте распиновку конвертера и конечного устройства.
- Проблема может быть в отличающихся параметрах СОМ порта на конвертере и конечном устройстве: скорости, четности, типе интерфейса, протоколе данных и т.д.
- Также можно изменить номинал подтягивающих резисторов и добавить согласующий резистор (для RS-422/485).
- Проблема может быть в программном обеспечении, попробуйте использовать другое ПО для проверки, например PComm Lite.
Если у Вас есть вопросы по продукции МОХА, обращайтесь по телефону: +7 (495) 419-1201 или по e-mail: [email protected]
Удобная, надежная передача данных с RS-422 и RS-485
Добавлено 20 сентября 2018 в 11:14
Сохранить или поделиться
В данной статье представлено введение в интерфейсы RS-422 и RS-485 и объясняется, почему вы можете захотеть использовать их в своих проектах.
Связанная информация
Большинство из нас знакомы с RS-232 – надежным, но неудобным стандартом, который навсегда связан с нашими воспоминаниями обо всё более устаревающем последовательном порте на компьютере. Вы можете быть менее знакомы с RS-422 и RS-485, которые действительно (как следует из названия) связаны с RS-232.
Однако не делайте ошибку, полагая, что эти более новые стандарты разделяют с ним характеристики, которые делают RS-232 настолько несовместимым с современными электронными системами. RS-422 и RS-485 являются основными улучшениями в теме RS-232; и тот, и другой может быть хорошим выбором для вашего следующего канала цифровой связи.
Во-первых, RS-422 или RS-485
Эти два стандарта обычно группируются вместе потому, что у них очень много общего. Но они, конечно, не идентичны, а устройства RS-422 и RS-485 не являются полностью взаимозаменяемыми. Во-первых, я расскажу о значительных различиях между этими двумя стандартами. Затем, в остальной части статьи, мы сможем сделать упрощение, ссылаясь к ним как «RS-422/485».
Оба стандарта (и RS-422, и RS-485) позволяют использовать несколько устройств на шине (т.е. вы не ограничены одним передатчиком и одним приемником). Однако RS-422 может использоваться только для многоабонентской шины, т.е. дифференциальная пара может иметь несколько приемников, но только один передатчик.
С RS-422 и одной дифференциальной парой вы получаете одностороннюю передачу (от ведущего к ведомым). Если ведомый должен иметь возможность отвечать мастеру, вам понадобится другая дифференциальная пара (и эта пара также будет иметь только один активный передатчик).Максимальное количество приемников на двухпроводной шине RS-422 равно 10 (ну, вроде… смотрите ниже обсуждение «единичных нагрузок»).
С другой стороны, с RS-485 вы можете иметь реальную многоточечную систему, где «точка» вместо «абонента» означает, что одна дифференциальная пара может поддерживать несколько передатчиков, а также несколько приемников.
Эта шина RS-485 обеспечивает двунаправленную связь, но она полудуплексная. Если вы хотите получить полный дуплекс, вам понадобится вторая дифференциальная пара.RS-485 также увеличивает емкость шины до 32 устройств.
(На самом деле, это не так просто – стандарт указывает максимум 32 «единичные нагрузки», но вы можете подключить гораздо больше 32 устройств, используя микросхемы RS-485, которые представляют собой на шине лишь малую долю единичной нагрузки. Это немного сложно, и честно говоря, это тот момент, когда я начинаю терять интерес… Но если вы более упорны, чем я, то можете прочитать подробности здесь.)
Полностью укомплектованная шина RS-485 представляет собой высокопроизводительный интерфейс. В дополнение к преимуществам, рассмотренным далее в этой статье, вы можете иметь множество приемопередатчиков, которые используют одни и те же два провода, а любое устройство на шине может отправлять данные на любое другое устройство на шине.
Другим важным моментом является то, что RS-485 является важным расширением RS-422. Другими словами, RS-485 добавляет и улучшает функциональность, но не конфликтует ни с чем в стандарте RS-422. Таким образом, устройство RS-485 может использоваться в сети RS-422, но устройства RS-422 не обязательно совместимы с существующей сетью RS-485.
Основы
RS-422/485 представляет собой четырех- или двухпроводный, полнодуплексный или полудуплексный, дифференциальный, среднескоростной последовательный интерфейс, который поддерживает многоабонентскую (RS-422) или многоточечную (RS-485) архитектуру шины. Вот некоторые комментарии к этим характеристикам:
- Вы не можете передавать и получать одновременно по одной и той же дифференциальной паре, поэтому двухпроводная версия ограничена полудуплексом. Полнодуплексная работа возможна, когда шина включает в себя две дифференциальные пары.
- Хотя базовый приемопередатчик RS-422/485 не ограничивает вас конкретным форматом последовательных данных, очевидным выбором здесь является UART (универсальный асинхронный приемник/передатчик), потому что в основном мы работаем с одной дифференциальной парой между передатчиком и приемником – у нас нет дополнительных линий для сигнала выбора ведомого (как в SPI) или для тактового сигнала (как в I2C).
- Информация передается через симметричные дифференциальные сигналы. Таким образом, RS-422/485 обеспечивает все преимущества, связанные с повышенной помехоустойчивостью, уменьшенной генерацией ЭМП (электромагнитных помех), более низким энергопотреблением, более высокой скоростью. Здесь вы можете подробнее о дифференциальной передаче сигналов.
Выходной дифференциальный сигнал, генерируемый передатчиком RS-422/485 от Maxim Integrated. - Возможно, «средняя скорость» – это слишком щедрое заявление в эту эпоху USB соединений 5 гигабит/секунду. Но на самом деле, вы не можете указать одну максимальную скорость передачи данных для RS-422/485, потому что на ограничение скорости, при котором связь становится ненадежной, влияют параметры системы.
- Основной фактор здесь – это длина кабеля; в этом примечании к применению от Texas Instruments говорится, что скорость передачи данных, умноженная на длину кабеля в метрах, должна быть не более 108. Таким образом, согласно этому правилу, шина с очень коротким кабелем может обрабатывать скорость 100 Мбит/с; но это примечание к применению от Maxim указывает, что обоснованный верхний предел составляет примерно 50 Мбит/с. Но опять же, Intersil и Linear Technology продают приемопередатчики RS-422/485, рекламируемые со скоростью 100 Мбит/с, поэтому справедливо предположить, что эта скорость передачи данных возможна, если у вас есть и правильные микросхемы, и благоприятные условия шины.
Выходной дифференциальный сигнал, генерируемый передатчиком RS-422/485 от Maxim Integrated.Мне это нравится
Характеристики RS-422/485 – большие длины кабелей, устойчивость к шуму и т.д. – делают его отличным выбором для промышленного применения. Однако часть моей задачи в данной статье – продемонстрировать, что RS-422/485 является хорошим выбором для многих электронных и электромеханических систем, даже если вам не нужны все функциональные возможности, которые он предлагает. Мой благосклонный взгляд на RS-422/485 основан, прежде всего, на трех соображениях: простота проектирования, отличная поддержка в технических описаниях микросхем и в примечаниях к применению, устойчивость к шуму.
Будь проще
Несмотря на многолетний опыт работы с различными протоколами последовательной связи, UART по-прежнему остается моим любимым. Он прост и надежен, он требует минимальных взаимосвязей, и я не удивлюсь, если обнаружу, что он поддерживается каждым микроконтроллером на рынке. Он может быть немного примитивен, но вы всегда можете написать прошивку для реализации любого управления потоком данным, идентификации устройства или проверки ошибок в вашем конкретном приложении.
В любом случае, я хочу сказать, что мне нравится использовать UART каждый раз, когда я могу, и RS-422/485 – отличный физический уровень для связи UART.
Поддержка со стороны экспертов
RS-422/485 включить в ваш проект просто: практически всё, что вам нужно, это микросхема конвертера/приемопередатчика, а их выбор велик. Эти устройства преобразуют типовые логические сигналы в дифференциальные сигналы RS-422/485, а также обрабатывают остальные докучливые детали, необходимые для обеспечения соответствия стандарту RS-422/485. И если вы не уверены в том, как точно спроектировать вашу конкретную шину связи, вы найдете множество рекомендаций в примечаниях к применению и в технических описаниях.
Шум
Проблемы с шумом не ограничиваются промышленными установками и авиационным оборудованием. Источники шума повсюду, и всегда полезно добавлять в ваши проекты устойчивости, особенно если у вас есть что-то вроде бесколлекторного двигателя постоянного тока прямо рядом с вашей платой. RS-422/485, в сочетании с некоторыми экранированными кабелями с витой парой, является эффективным, но относительно безболезненным способом проектирования помехоустойчивости в любой электронной системе.
Заключение
Я надеюсь, эта статья дала вам четкое представление о том, что такое RS-422/485, и почему он может быть хорошим интерфейсом связи для вашей следующей системы. В следующей статье я расскажу об электрических характеристиках и подробностях RS-422/485.
Оригинал статьи:
Теги
RS-422RS-485Дифференциальная параДифференциальная передача сигналовСохранить или поделиться
RS-422 (EIA-422) serial interface распиновка и описание @ pinouts.ru
RS422 was designed for greater distances and higher Baud rates than RS232. In its simplest form, a pair of converters from RS232 to RS422 (and back again) can be used to form an “RS232 extension cord.” Data rates of up to 100K bits / second and distances up to 4000 Ft. can be accommodated with RS422. RS422 is also specified for multi-drop (party-line) applications where only one driver is connected to, and transmits on, a “bus” of up to 10 receivers.
Both RS-422 and RS-485 use a twisted-pair wire (i.e. 2 wires) for each signal. They both use the same differential drive with identical voltage swings: 0 to +5V, but RS-422 is a multidrop standard, allowing for one driver and up to 10 receptors, and rs485 is a multipoint standard, allowing for up to 32 devices (drivers, receivers or transceptors)
Since the basic receivers of RS-423-A and RS422-A are electrically identical, it is possible to interconnect an equipment using RS423-A receivers and generators on one side of the interface with an equipment using RS422-A generators and receivers on the other side of the interface, if the leads of the receivers and generators are properly configured to accommodate such an arrangement and the cable is not terminated.
RS422 is a balanced serial interface for the transmission of digital data. The advantage of a balanced signal is the greater immunity to noise. The EIA describes RS422 as a DTE to DCE interface for point-to-point connections.
Technical Description
The data is coded as a differential voltage between the wires. The wires are named A (negative) and B (positive). When B >A then the output is a mark (1 or off) and when A >B then it is counted as a space (0 or on).
In general a mark is +1 Vdc for the A line and +4 Vdc for the B line.
A space is +1 Vdc for the B line and +4Vdc for the A line.
At the transmitter end the voltage difference should not be less than 1.5 Vdc and not exceed 5 Vdc.
At the receiver end the voltage difference should not be less than 0.2 Vdc. The minimum voltage level is -7 Vdc and maximum +12 Vdc.
| Max. Distance @ Rate | 1200 meter/ 4000 feet @ max. 100 kbps |
|---|---|
| Max. Rate @ Distance | 10 Mbps @ 12 meter/ 50 ft |
| Driver Output Resistance | 100 ohm |
| Receiver Input Resistance | 4 kohm min. |
| Max. Output Current | 150 mA |
The interface is normally terminated on a 4 wire screw block or on a Sub-D37 (RS449), but other interfaces are not uncommon.
RS449 gets it”s blazing speed from the fact that, unlike RS232 which uses signals with reference to ground, it”s receivers look for the difference between two wires. Now the secret, by twisting these two wires any stray noise picked up on one wire will be picked up on the other, because both wires pick up the same noise the differential just shifts in voltage level with reference to ground, but does not change with respect to each other. Remember the receivers are only looking at the difference in voltage level of each wire to the other not to ground. This is what makes all the new wire interfaces work, V.35, RS530, 10baseT, etc.
The biggest problem faced is how the cables are made
The differential signals for RS449 are labeled as either “A and B” or “+ and -“. In the case of RS449 wire A or + does not connect to B or -. Wire A always connects to A and B connects to B or + to + and – to -. If you do cross the wires you just inverted the data or clock in your interface. I have never seen any piece of equipment damaged from this, but they don”t work this way either.
Some specs:
| SPECIFICATIONS | RS423 | RS422 | |
|---|---|---|---|
| Mode of Operation | SINGLE – ENDED | DIFFERENTIAL | |
| Total Number of Drivers and Receivers on One Line | 1 DRIVER 10 RECVR |
1 DRIVER 10 RECVR |
|
| Maximum Cable Length | 4000 FT. | 4000 FT. | |
| Maximum Data Rate | 100kb/s | 10Mb/s | |
| Maximum Driver Output Voltage | +/-6V | -0.25V to +6V | |
| Driver Output Signal Level (Loaded Min.) | Loaded | +/-3.6V | +/-2.0V |
| Driver Output Signal Level (Unloaded Max) | Unloaded | +/-6V | +/-6V |
| Driver Load Impedance (Ohms) | >450 | 100 | |
| Max. Driver Current in High Z State | Power On | N/A | N/A |
| Max. Driver Current in High Z State | Power Off | +/-100uA | +/-100uA |
| Slew Rate (Max.) | Adjustable | N/A | |
| Receiver Input Voltage Range | +/-12V | -10V to +10V | |
| Receiver Input Sensitivity | +/-200mV | +/-200mV | |
| Receiver Input Resistance (Ohms) | 4k min. | 4k min. | |
% PDF-1.6 % 588 0 объектов > endobj Xref 588 101 0000000016 00000 n 0000003644 00000 n 0000003965 00000 n 0000004017 00000 n 0000004418 00000 n 0000004453 00000 n 0000004610 00000 n 0000004766 00000 n 0000005487 00000 n 0000005984 00000 n 0000006907 00000 n 0000007402 00000 n 0000007791 00000 n 0000009205 00000 n 0000009653 00000 n 0000014851 00000 n 0000014888 00000 n 0000014966 00000 n 0000015313 00000 n 0000015652 00000 n 0000016010 00000 n 0000016143 00000 n 0000020600 00000 n 0000020985 00000 n 0000021309 00000 n 0000022565 00000 n 0000023201 00000 n 0000023620 00000 n 0000024087 00000 n 0000024335 00000 n 0000024469 00000 n 0000025496 00000 n 0000025818 00000 n 0000026285 00000 n 0000034480 00000 n 0000035882 00000 n 0000037316 00000 n 0000038995 00000 n 0000040362 00000 n 0000040938 00000 n 0000041192 00000 n 0000042033 00000 n 0000046562 00000 n 0000046988 00000 n 0000047356 00000 n 0000047595 00000 n 0000048122 00000 n 0000048948 00000 n 0000050461 00000 n 0000071290 00000 n 0000075481 00000 n 0000075713 00000 n 0000075945 00000 n 0000087319 00000 n 0000090013 00000 n 0000090068 00000 n 0000090123 00000 n 0000090195 00000 n 0000090289 00000 n 0000090379 00000 n 0000090435 00000 n 0000090596 00000 n 0000090651 00000 n 0000090752 00000 n 0000090807 00000 n 0000090959 00000 n 0000091129 00000 n 0000091184 00000 n 0000091302 00000 n 0000091442 00000 n 0000091540 00000 n 0000091595 00000 n 0000091717 00000 n 0000091836 00000 n 0000091892 00000 n 0000092011 00000 n 0000092066 00000 n 0000092213 00000 n 0000092267 00000 n 0000092362 00000 n 0000092416 00000 n 0000092533 00000 n 0000092587 00000 n 0000092704 00000 n 0000092758 00000 n 0000092919 00000 n 0000092976 00000 n 0000093032 00000 n 0000093137 00000 n 0000093193 00000 n 0000093304 00000 n 0000093359 00000 n 0000093482 00000 n 0000093537 00000 n 0000093592 00000 n 0000093647 00000 n 0000093758 00000 n 0000093814 00000 n 0000093869 00000 n 0000003454 00000 n 0000002364 00000 n прицеп ] >> startxref 0 %% EOF 688 0 объектов > поток xb“`b`g`2v02 PL # :; YW + eo: {^ ګ! N ~ Aqv.> 691 iX’GO? / KS
.RS422 обеспечивает намного более высокие скорости передачи данных, чем RS232, в результате использования дифференциального сигнала и других используемых методов
Последовательная передача данных Включает в себя:
Стандарты последовательных данных
Общие стандарты: RS232 RS422 RS-449 RS485 Токовая петля 20 мА
RS422 был введен для обеспечения более высокой скорости передачи данных по последовательным линиям передачи данных, чем это было возможно с RS232.
RS422 способен обеспечить скорость передачи данных до 10 Мбит / с на расстояниях до 50 футов (15,24 метра). Однако, используя сниженные скорости передачи данных, RS422 может передавать данные на расстояния 4000 футов (~ 1220 метров): на этом расстоянии максимум составляет 100 кбит / с.
Основная причина, по которой RS422 способен достичь этих улучшений, связана с использованием дифференциальных или сбалансированных методов передачи.
RS422 использует как дифференциальные передатчики, так и приемники, что означает, что он намного более устойчив к синфазным помехам, что является ключевой проблемой для длинных линий.
Нижние уровни напряжения линии используются для RS422: пробел представлен уровнем линейного напряжения в диапазоне от +2 до +6 вольт, в то время как метка представлена напряжением в диапазоне от -2 до -6 вольт. Диапазон между +2 и -2 вольт обеспечивает хороший запас шума для системы. Кроме того, стандарт RS422 допускает полное сопротивление линии до 50 Ом, поддерживая высокую скорость передачи данных.
Для включения дифференциального драйвера в стандарте RS-422 используется четырехжильный кабель.Кроме того, на одном кабеле можно разместить до десяти приемников, обеспечивая многоточечную сеть или шину.
Хотя RS422 значительно отличается от RS232, во многих случаях его часто можно использовать в качестве прямого интерфейса.
спецификация RS422
| Стандарт стандарта RS422 | |
|---|---|
| Атрибут | Спецификация |
| Кабель | Односторонний Multi-Drop |
| Количество устройств | 5 передатчиков 10 приемников |
| Режимы связи | полудуплекс полный дуплекс |
| Максимальное расстояние | 4000 футов при 100 кбит / с |
| Максимальная скорость передачи данных | 10 Мбит / с при 50 футах |
| Сигнализация | Сбалансированный |
| Марка (данные = 1) состояние | 2 В до 6 В (B больше, чем A) |
| пробел (данные = 0) условие | 2–6 В (A больше, чем B) |
| Выходной ток драйвера | 150 мА |
Хотя RS232 был самым популярным стандартом для последовательной передачи данных, более высокие скорости, предлагаемые RS422, являются явным преимуществом, и в результате он используется более широко.В дополнение к этому, он может использоваться почти взаимозаменяемо с RS232, и это обеспечивает значительное преимущество.
Беспроводные и проводные соединения Темы:
Основы мобильной связи
2G GSM
3G UMTS
4G LTE
5G
Вай-фай
IEEE 802.15.4
Беспроводные телефоны DECT
NFC – ближняя связь
Основы сети
Что такое облако
Ethernet
Серийные данные
USB
SigFox
Lora
VoIP
SDN
NFV
SD-WAN
Вернуться к беспроводной и проводной связи
RS-422 является стандартом последовательной связи, который обеспечивает возможности асинхронной связи, такие как аппаратное управление потоком, управление потоком программного обеспечения и проверка на четность. Он широко используется на протяжении десятилетий. В отличие от RS-232, RS-422 способен передавать данные на большие расстояния (до 4000 футов). Поскольку RS-422 использует 2 провода для каждого сигнала, он менее чувствителен к шуму.
В следующем документе описаны функции контактов 9- и 37-контактных разъемов Sub-D RS422, используемых в последовательной связи.Выводы на изображениях видны со стороны выводов (не со стороны припоя или со стороны печатной платы). Штекерные разъемы используются на DTE (оконечное оборудование данных) или на стороне ПК. Розетки с внутренней стороны находятся на DCE (оборудование для передачи данных) или на стороне модема.
Используя ActiveXperts Serial Port Component, вы можете отправлять и получать данные и управлять портом RS422.
9-контактный разъем (DB-9)
| 1 | TXD- | Переданные данные – |
| 2 | TXD + | Переданные данные + |
| 3 | RTS- | Запрос на отправку – |
| 4 | РТС + | Запрос на отправку + |
| 5 | GND | Земля |
| 6 | RXD- | Полученные данные – |
| 7 | RXD + | Полученные данные + |
| 8 | CTS- | Очистить для отправки – |
| 9 | CTS + | Очистить для отправки + |
37-контактный разъем (DB-37)
| 1 | GND | Земля |
| 2 | SRI | Индикатор скорости сигнала |
| 3 | – | Зарезервировано |
| 4 | SD | Отправить данные A |
| 5 | ST | Отправить время A |
| 6 | RD- | Полученные данные A |
| 7 | РТС | Запрос на отправку A |
| 8 | руб. | Приемник готов A |
| 9 | CTS | Очистить для отправки A |
| 10 | LL | Локальная петля |
| 11 | DM | Режим данных A |
| 12 | TR | Терминал Готов A |
| 13 | руб. | Приемник готов A |
| 14 | RL | Удаленный шлейф |
| 15 | RL | Удаленный Loopback |
| 16 | SF / SR | Выбор частоты / Выбор скорости |
| 17 | TT | Клеммы, синхронизация A |
| 18 | TM | Тестовый режим |
| 19 | GND | Земля |
| 20 | RC | Прием Обыкновенных |
| 21 | GND | Земля |
| 22 | / SD | Отправить данные B |
| 23 | / ST | Отправить время B |
| 24 | / RT | Время получения B |
| 25 | / RS | Запрос на отправку B |
| 26 | / RT | Время получения B |
| 27 | / CS | Очистить для отправки B |
| 28 | IS | Терминал в обслуживании |
| 29 | / DM | Режим данных B |
| 30 | / TR | Терминал Готов B |
| 31 | / RR | Приемник B |
| 32 | SS | Select Standby |
| 33 | SQ | Качество сигнала |
| 34 | NS | Новый сигнал |
| 35 | / TT | Клеммы, синхронизация B |
| 36 | SB | Индикатор режима ожидания |
| 37 | SC | Send Common |
RS422 был разработан для больших расстояний и более высоких скоростей, чем RS232. В своей простейшей форме пару преобразователей из RS232 в RS422 (и обратно) можно использовать для формирования «удлинительного кабеля RS232». Скорость передачи данных до 100 Кбит / с и расстояния до 4000 Ft. можно разместить с RS422. RS422 также предназначен для многоканальных приложений (сторонних производителей), в которых только один драйвер подключен и передает по «шине» до 10 приемников.
RS-422 и RS-485 используют витую пару (то есть 2 провода) для каждого сигнала. Они оба используют один и тот же дифференциальный привод с одинаковыми колебаниями напряжения: от 0 до + 5 В, но RS-422 является многоточечным стандартом, допускающим один драйвер и до 10 приемников, а RS485 является многоточечным стандартом, допускающим до 32 устройств ( драйверы, приемники или приемники)
Поскольку основные приемники RS-423-A и RS422-A являются электрически идентичными, можно соединить оборудование с помощью приемников и генераторов RS423-A на одной стороне интерфейса с оборудованием, использующим генераторы и приемники RS422-A на другая сторона интерфейса, если выводы приемников и генераторов должным образом сконфигурированы для размещения такого устройства, а кабель не подключен.
RS422 – это сбалансированный последовательный интерфейс для передачи цифровых данных. Преимущество сбалансированного сигнала – большая невосприимчивость к шуму. EIA описывает RS422 как интерфейс DTE к DCE для двухточечных соединений.
Техническое описание
Данные кодируются как дифференциальное напряжение между проводами. Провода называются A (отрицательный) и B (положительный). Когда B> A, то выходной сигнал является меткой (1 или выключен), а когда A> B, то он считается пробелом (0 или включен).
В общем случае отметка +1 Vdc для линии A и +4 Vdc для линии B.
Пробел равен +1 Vdc для линии B и + 4Vdc для линии A.
На стороне передатчика разность напряжений должна быть не менее 1,5 В постоянного тока и не превышать 5 В постоянного тока.
На стороне приемника разность напряжений должна быть не менее 0,2 В пост. Минимальный уровень напряжения составляет -7 В постоянного тока, а максимальный + 12 В постоянного тока.
| Макс. Расстояние @ Оценить | 1200 метров / макс.100 кбит / с |
|---|---|
| Макс. Оценить @ Расстояние | 10 Мбит / с @ 12 метров / 50 футов |
| Выходное сопротивление драйвера | 100 Ом |
| Сопротивление входа приемника | 4 кОм мин. |
| Макс. Выходной Ток | 150 мА |
Интерфейс обычно заканчивается на 4-х проводном винтовом блоке или на Sub-D37 (RS449), но другие интерфейсы нередки.
RS449 получает невероятную скорость благодаря тому факту, что в отличие от RS232, который использует сигналы относительно земли, его приемники ищут разницу между двумя проводами. Теперь секрет, что при скручивании этих двух проводов любой случайный шум, обнаруженный на одном проводе, будет обнаружен на другом, потому что оба провода воспринимают один и тот же шум, дифференциал просто сдвигается по уровню напряжения относительно земли, но не изменяется с уважение друг к другу. Помните, что приемники смотрят только на разницу в уровне напряжения каждого провода, чтобы другой не заземлялся.Это то, что заставляет работать все новые проводные интерфейсы, V.35, RS530, 10baseT и т. Д.
Самая большая проблема, с которой сталкиваются, это как кабели сделаны
Дифференциальные сигналы для RS449 обозначены как «A и B» или «+ и -». В случае RS449 провод A или + не подключается к B или -. Провод A всегда подключается к A, а B подключается к B или + к + и – к -. Если вы пересекаете провода, вы просто инвертируете данные или часы в вашем интерфейсе. Я никогда не видел какого-либо оборудования, поврежденного этим, но они также не работают таким образом.
Некоторые характеристики:
| ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ | RS423 | RS422 | |
|---|---|---|---|
| Режим работы | один конец – | ДИФФЕРЕНЦИАЛ | |
| Общее количество драйверов и приемников на одной линии | 1 ВОДИТЕЛЬ 10 RECVR | 1 ВОДИТЕЛЬ 10 RECVR | |
| Максимальная длина кабеля | 4000 футов | 4000 футов | |
| Максимальная скорость передачи данных | 100 кбит / с | 10 Мбит / с | |
| Максимальное выходное напряжение драйвера | +/- 6 В | -0,25 В до + 6 В | |
| Уровень выходного сигнала драйвера (Мин. Нагрузка) | Загружен | +/- 3,6 В | +/- 2,0 В |
| Уровень выходного сигнала драйвера (Макс. Без нагрузки) | без нагрузки | +/- 6 В | +/- 6 В |
| Импеданс нагрузки на драйвер (Ом) | > 450 | 100 | |
| Макс.Ток возбуждения в состоянии высокого Z | Power On | N / A | N / A |
| Макс. Ток возбуждения в состоянии высокого Z | Выключение | +/- 100 мкА | +/- 100 мкА |
| Скорость нарастания (макс.) | Регулируемый | N / A | |
| Диапазон входного напряжения приемника | +/- 12 В | -10 В до + 10 В | |
| Чувствительность входа приемника | +/- 200 мВ | +/- 200 мВ | |
| Сопротивление входа приемника (Ом) | 4к мин. | 4к мин. | |
Больше новостей
