Qual é o primeiro conceito da interface RS485?
Resumindo, é um padrão para características elétricas, definido pela Telecommunications Industry Association e pela Electronic Industries Alliance. A rede de comunicação digital que utiliza este padrão pode transmitir sinais com eficácia em longas distâncias e em ambientes com alto ruído eletrônico. O RS-485 possibilita configurar redes locais de baixo custo e links de comunicação com múltiplas filiais.
O RS485 possui dois tipos de fiação: sistema de dois fios e sistema de quatro fios. O sistema de quatro fios só pode alcançar comunicação ponto a ponto e raramente é usado atualmente. Atualmente, o método de fiação do sistema de dois fios é usado principalmente.
Na engenharia de corrente fraca, a comunicação RS485 geralmente adota um método de comunicação mestre-escravo, ou seja, um host com vários escravos.
Se você tiver um conhecimento profundo do RS485, descobrirá que realmente há muito conhecimento nele. Portanto, escolheremos algumas questões que costumamos considerar em eletricidade fraca para que todos possam aprender e compreender.
Regulamentos Elétricos RS-485
Devido ao desenvolvimento do RS-485 a partir do RS-422, muitos regulamentos elétricos do RS-485 são semelhantes aos do RS-422. Se for adotada transmissão balanceada, os resistores de terminação precisam ser conectados à linha de transmissão. O RS-485 pode adotar métodos de dois e quatro fios, e o sistema de dois fios pode alcançar uma verdadeira comunicação bidirecional multiponto, conforme mostrado na Figura 6.
Ao utilizar uma conexão de quatro fios, como RS-422, só é possível obter comunicação ponto a ponto, ou seja, só pode haver um dispositivo mestre e os demais são dispositivos escravos. Porém, ele possui melhorias em relação ao RS-422, podendo conectar mais 32 dispositivos no barramento independente do método de conexão de quatro ou dois fios.
A saída de tensão de modo comum RS-485 está entre -7V e +12V, e a impedância mínima de entrada do receptor RS-485 é 12k;, O driver RS-485 pode ser aplicado em redes RS-422. O RS-485, assim como o RS-422, tem uma distância máxima de transmissão de aproximadamente 1.219 metros e uma taxa de transmissão máxima de 10 Mb/s. O comprimento do par trançado balanceado é inversamente proporcional à taxa de transmissão, e o comprimento máximo do cabo especificado só pode ser usado quando a velocidade estiver abaixo de 100kb/s. A maior taxa de transmissão só pode ser alcançada em uma distância muito curta. Geralmente, a taxa máxima de transmissão de um par trançado de 100 metros de comprimento é de apenas 1Mb/s. RS-485 requer dois resistores de terminação com valor de resistência igual à impedância característica do cabo de transmissão. Ao transmitir a uma distância retangular, não há necessidade de resistor de terminação, que geralmente não é necessário abaixo de 300 metros. O resistor de terminação está conectado em ambas as extremidades do barramento de transmissão.
Pontos-chave para instalação em rede RS-422 e RS-485
O RS-422 pode suportar 10 nós, enquanto o RS-485 suporta 32 nós, portanto, vários nós formam uma rede. A topologia de rede geralmente adota uma estrutura de barramento compatível com terminal e não suporta redes em anel ou em estrela. Ao construir uma rede, os seguintes pontos devem ser observados:
1. Use um cabo de par trançado como barramento e conecte cada nó em série. O comprimento da linha de saída do barramento para cada nó deve ser o mais curto possível para minimizar o impacto do sinal refletido na linha de saída no sinal do barramento.
2. Deve-se atentar para a continuidade da impedância característica do barramento, e a reflexão do sinal ocorrerá na Classificação de descontinuidades de impedância. As seguintes situações podem facilmente levar a esta descontinuidade: diferentes seções do barramento usam cabos diferentes, ou há muitos transceptores instalados próximos uns dos outros em uma determinada seção do barramento, ou ramais muito longos são conduzidos para o barramento.
Em resumo, um canal de sinal único e contínuo deve ser fornecido como barramento.
Como considerar o comprimento do cabo de transmissão ao utilizar a interface RS485?
Resposta: Ao usar a interface RS485, o comprimento máximo do cabo permitido para transmissão do sinal de dados do gerador para a carga em uma linha de transmissão específica é uma função da taxa do sinal de dados, que é limitada principalmente pela distorção e ruído do sinal. A curva de relação entre o comprimento máximo do cabo e a taxa de sinal mostrada na figura a seguir é obtida usando um cabo telefônico de par trançado com núcleo de cobre 24AWG (com diâmetro de fio de 0,51 mm), com capacitância de bypass linha a linha de 52,5PF/M, e uma resistência de carga terminal de 100 ohms.
Quando a taxa do sinal de dados diminui para menos de 90 Kbit/S, assumindo uma perda de sinal máxima permitida de 6 dBV, o comprimento do cabo é limitado a 1200 M. Na verdade, a curva da figura é muito conservadora e, na prática, é possível obter um comprimento de cabo maior que ela.
Ao usar cabos com diâmetros de fio diferentes. O comprimento máximo do cabo obtido é diferente. Por exemplo, quando a taxa de sinal de dados é de 600 Kbit/S e um cabo 24AWG é usado, pode-se observar na figura que o comprimento máximo do cabo é de 200 m. Se for utilizado um cabo 19AWG (com diâmetro de fio de 0,91mm), o comprimento do cabo pode ser superior a 200m; Se for usado um cabo 28AWG (com diâmetro de fio de 0,32 mm), o comprimento do cabo só poderá ser inferior a 200 m.
Como conseguir comunicação multiponto do RS-485?
Resposta: Apenas um transmissor pode enviar mensagens no barramento RS-485 por vez. Modo half duplex, com apenas um mestre escravo. Modo full duplex, a estação mestre sempre pode enviar e a estação escrava só pode ter um envio. (Controlado por e DE)
Sob quais condições a correspondência de terminal precisa ser usada para comunicação da interface RS-485? Como determinar o valor da resistência? Como configurar resistores de correspondência de terminal?
Resposta: Na transmissão de sinal de longa distância, geralmente é necessário conectar um resistor de correspondência de terminal na extremidade receptora para evitar reflexão e eco do sinal. O valor da resistência correspondente ao terminal depende das características de impedância do cabo e é independente do comprimento do cabo.
RS-485 geralmente usa conexões de par trançado (blindado ou não blindado), com uma resistência terminal normalmente entre 100 e 140 Ω, com um valor típico de 120 Ω. Na configuração real, um resistor terminal é conectado a cada um dos dois nós terminais do cabo, o mais próximo e o mais distante, enquanto o nó do meio não pode ser conectado ao resistor terminal, caso contrário ocorrerão erros de comunicação.
Por que a interface RS-485 ainda tem saída de dados do receptor quando a comunicação é interrompida?
Resposta: Como o RS-485 exige que todos os sinais de controle de habilitação de transmissão sejam desligados e que a habilitação de recepção seja válida após o envio dos dados, o driver do barramento entra em um estado de alta resistência e o receptor pode monitorar se há novos dados de comunicação no barramento.
Neste momento, o barramento está em um estado de acionamento passivo (se o barramento tiver uma resistência terminal correspondente, o nível diferencial das linhas A e B é 0, a saída do receptor é incerta e é sensível à mudança do sinal diferencial em linha AB; se não houver correspondência de terminal, o barramento está em um estado de alta impedância e a saída do receptor é incerta), portanto é vulnerável a interferência de ruído externo. Quando a tensão de ruído excede o limite do sinal de entrada (valor típico ± 200mV), o receptor emitirá dados, fazendo com que o UART correspondente receba dados inválidos, causando erros normais de comunicação subsequentes; Outra situação pode ocorrer no momento em que o controle de habilitação de transmissão é ligado/desligado, fazendo com que o receptor emita um sinal, o que também pode fazer com que o UART receba incorretamente. Solução:
1) No barramento de comunicação, o método de puxar para cima (linha A) na mesma extremidade de entrada de fase e puxar para baixo (linha B) na extremidade de entrada de fase oposta é usado para fixar o barramento, garantindo que a saída do receptor esteja em um nível nível "1" fixo; 2) Substitua o circuito de interface por produtos de interface da série MAX308x com modo de prevenção de falhas integrado; 3) Eliminação por meios de software, ou seja, adição de 2 a 5 bytes de sincronização iniciais dentro do pacote de dados de comunicação, somente após o cabeçalho de sincronização ser atendido a comunicação de dados real pode começar.
Atenuação de sinal RS-485 em cabos de comunicação
O segundo fator que afeta a transmissão do sinal é a atenuação do sinal durante a transmissão por cabo. Um cabo de transmissão pode ser visto como um circuito equivalente composto por uma combinação de capacitância distribuída, indutância distribuída e resistência.
A capacitância distribuída C de um cabo é gerada principalmente por dois fios paralelos de um par trançado. A resistência do fio tem pouco efeito no sinal aqui e pode ser ignorada.
A influência da capacitância distribuída no desempenho de transmissão do barramento RS-485
A capacitância distribuída de um cabo é gerada principalmente por dois fios paralelos de um par trançado. Além disso, existe também uma capacitância distribuída entre o fio e o terra que, embora muito pequena, não pode ser ignorada na análise. O impacto da capacitância distribuída no desempenho da transmissão do barramento se deve principalmente à transmissão de sinais fundamentais no barramento, que só podem ser expressos nas formas "1" e "0". Em um byte especial, como 0x01, o sinal “0” permite tempo de carga suficiente para o capacitor distribuído. Porém, quando chega o sinal “1”, devido à carga no capacitor distribuído, não há tempo para descarregar, e (Vin+) - (Vin -) - ainda é maior que 200mV. Isso faz com que o receptor acredite erroneamente que é "0", levando a erros de verificação de CRC e a erros de transmissão de todo o quadro de dados.
Devido à influência da distribuição no barramento, ocorrem erros de transmissão de dados, resultando em diminuição do desempenho geral da rede. Existem duas maneiras de resolver este problema:
(1) Reduzir o Baud de transmissão de dados;
(2) Utilize cabos com pequenos capacitores distribuídos para melhorar a qualidade das linhas de transmissão.
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Horário da postagem: 06/07/2023