Wat is eerst het concept van de RS485-interface?
Kort gezegd is het een standaard voor elektrische kenmerken, die is gedefinieerd door de Telecommunications Industry Association en de Electronic Industries Alliance. Het digitale communicatienetwerk dat deze standaard gebruikt, kan signalen effectief over lange afstanden en in omgevingen met veel elektronische ruis verzenden. RS-485 maakt het mogelijk om goedkope lokale netwerken en communicatieverbindingen met meerdere vestigingen te configureren.
RS485 heeft twee soorten bedrading: tweedraadssysteem en vierdraadssysteem. Het vierdraadssysteem kan alleen punt-tot-punt-communicatie tot stand brengen en wordt nu zelden gebruikt. Momenteel wordt meestal de bedradingsmethode met twee draden gebruikt.
Bij zwakke stroomtechniek gebruikt RS485-communicatie doorgaans een master-slave-communicatiemethode, dat wil zeggen één host met meerdere slaves.
Als u een diepgaand begrip heeft van RS485, zult u merken dat er inderdaad veel kennis in zit. Daarom zullen we een aantal kwesties kiezen die we gewoonlijk bij zwakke elektriciteit beschouwen, zodat iedereen deze kan leren en begrijpen.
RS-485 elektrische voorschriften
Vanwege de ontwikkeling van RS-485 uit RS-422 zijn veel elektrische voorschriften van RS-485 vergelijkbaar met die van RS-422. Als gebalanceerde transmissie wordt toegepast, moeten afsluitweerstanden op de transmissielijn worden aangesloten. RS-485 kan tweedraads- en vierdraadsmethoden gebruiken, en het tweedraadssysteem kan echte bidirectionele meerpuntscommunicatie realiseren, zoals weergegeven in afbeelding 6.
Bij gebruik van een vierdraadsverbinding, zoals RS-422, kan alleen point-to-point-communicatie worden bereikt, dat wil zeggen dat er slechts één masterapparaat kan zijn en de rest zijn slave-apparaten. Het heeft echter verbeteringen ten opzichte van RS-422 en kan nog 32 apparaten op de bus aansluiten, ongeacht de vierdraads- of tweedraadsverbindingsmethode.
De RS-485 common-mode spanningsuitgang ligt tussen -7V en +12V, en de minimale ingangsimpedantie van de RS-485-ontvanger is 12k; De RS-485-driver kan worden toegepast in RS-422-netwerken. RS-485 heeft, net als RS-422, een maximale transmissieafstand van ongeveer 1219 meter en een maximale transmissiesnelheid van 10 Mb/s. De lengte van het gebalanceerde twisted pair is omgekeerd evenredig met de transmissiesnelheid en de opgegeven maximale kabellengte kan alleen worden gebruikt als de snelheid lager is dan 100 kb/s. De hoogste transmissiesnelheid kan alleen over een zeer korte afstand worden bereikt. Over het algemeen bedraagt de maximale transmissiesnelheid van een 100 meter lang twisted pair slechts 1 Mb/s. RS-485 vereist twee afsluitweerstanden met een weerstandswaarde gelijk aan de karakteristieke impedantie van de transmissiekabel. Bij het zenden op een rechthoekige afstand is er geen afsluitweerstand nodig, die onder de 300 meter doorgaans niet nodig is. De afsluitweerstand is aan beide uiteinden van de transmissiebus aangesloten.
Belangrijke punten voor netwerkinstallatie van RS-422 en RS-485
RS-422 kan 10 knooppunten ondersteunen, terwijl RS-485 32 knooppunten ondersteunt, zodat meerdere knooppunten een netwerk vormen. De netwerktopologie gebruikt doorgaans een terminal-matched busstructuur en ondersteunt geen ring- of sternetwerken. Bij het bouwen van een netwerk moeten de volgende punten in acht worden genomen:
1. Gebruik een twisted pair-kabel als bus en sluit elk knooppunt in serie aan. De lengte van de uitgaande lijn van de bus naar elk knooppunt moet zo kort mogelijk zijn om de impact van het gereflecteerde signaal in de uitgaande lijn op het bussignaal te minimaliseren.
2. Er moet aandacht worden besteed aan de continuïteit van de karakteristieke impedantie van de bus, en signaalreflectie zal optreden bij de classificatie van discontinuïteiten van de impedantie. De volgende situaties kunnen gemakkelijk tot deze discontinuïteit leiden: verschillende delen van de bus gebruiken verschillende kabels, of er zijn te veel zendontvangers dicht bij elkaar geïnstalleerd op een bepaald deel van de bus, of er worden te lange zijlijnen naar de bus geleid.
Kortom, er zou één enkel, continu signaalkanaal als bus moeten worden aangeboden.
Hoe moet ik rekening houden met de lengte van de transmissiekabel bij gebruik van de RS485-interface?
Antwoord: Bij gebruik van de RS485-interface is de maximale kabellengte die is toegestaan voor datasignaaloverdracht van de generator naar de belasting op een specifieke transmissielijn een functie van de datasignaalsnelheid, die voornamelijk wordt beperkt door signaalvervorming en ruis. De relatiecurve tussen de maximale kabellengte en signaalsnelheid, weergegeven in de volgende afbeelding, wordt verkregen met behulp van een 24AWG koperen kern twisted pair telefoonkabel (met een draaddiameter van 0,51 mm), met een lijn-naar-lijn bypass-capaciteit van 52,5PF/M, en een eindbelastingsweerstand van 100 ohm.
Wanneer de datasignaalsnelheid daalt tot onder 90 Kbit/S, uitgaande van een maximaal toegestaan signaalverlies van 6 dBV, is de kabellengte beperkt tot 1200M. In feite is de curve in de figuur zeer conservatief, en bij praktisch gebruik is het mogelijk een kabellengte te bereiken die groter is dan deze.
Bij gebruik van kabels met verschillende draaddiameters. De maximaal verkregen kabellengte is verschillend. Wanneer de datasignaalsnelheid bijvoorbeeld 600 Kbit/S is en er een 24AWG-kabel wordt gebruikt, blijkt uit de figuur dat de maximale kabellengte 200 meter is. Als een 19AWG-kabel (met een draaddiameter van 0,91 mm) wordt gebruikt, kan de kabellengte groter zijn dan 200 meter; Als een 28AWG-kabel (met een draaddiameter van 0,32 mm) wordt gebruikt, mag de kabellengte slechts minder dan 200 meter bedragen.
Hoe kan ik multi-point communicatie van RS-485 realiseren?
Antwoord: Er kan op elk moment slechts één zender op de RS-485-bus zenden. Half-duplexmodus, met slechts één master-slave. In de full-duplexmodus kan het masterstation altijd zenden en het slavestation kan slechts één keer zenden. (Gecontroleerd door en DE)
Onder welke omstandigheden moet terminalmatching worden gebruikt voor RS-485-interfacecommunicatie? Hoe de weerstandswaarde bepalen? Hoe eindafstemmingsweerstanden configureren?
Antwoord: Bij signaaloverdracht over lange afstanden is het over het algemeen noodzakelijk om een eindweerstand aan te sluiten aan de ontvangende kant om signaalreflectie en echo te voorkomen. De aansluitweerstandswaarde hangt af van de impedantiekarakteristieken van de kabel en is onafhankelijk van de lengte van de kabel.
RS-485 maakt doorgaans gebruik van twisted pair-verbindingen (afgeschermd of niet-afgeschermd), met een eindweerstand die doorgaans tussen 100 en 140 Ω ligt, met een typische waarde van 120 Ω. In de werkelijke configuratie is één afsluitweerstand verbonden met elk van de twee eindknooppunten van de kabel, het dichtstbijzijnde en het verst gelegen, terwijl het knooppunt in het midden niet kan worden aangesloten op de eindweerstand, anders zullen er communicatiefouten optreden.
Waarom heeft de RS-485-interface nog steeds gegevensuitvoer van de ontvanger wanneer de communicatie is gestopt?
Antwoord: Omdat RS-485 vereist dat alle besturingssignalen voor transmissie-inschakeling worden uitgeschakeld en ontvangst-inschakeling geldig is na het verzenden van gegevens, komt de buschauffeur in een toestand met hoge weerstand en kan de ontvanger controleren of er nieuwe communicatiegegevens op de bus zijn.
Op dit moment bevindt de bus zich in een passieve aandrijfstatus (als de bus een aansluitweerstand heeft, is het differentiële niveau van lijnen A en B 0, is de uitvoer van de ontvanger onzeker en is deze gevoelig voor de verandering van het differentiële signaal op lijn AB; als er geen terminalmatching is, bevindt de bus zich in een hoge impedantiestatus en is de uitvoer van de ontvanger onzeker), dus is deze kwetsbaar voor externe ruisinterferentie. Wanneer de ruisspanning de drempel van het ingangssignaal overschrijdt (typische waarde ± 200 mV), zal de ontvanger gegevens uitvoeren, waardoor de overeenkomstige UART ongeldige gegevens ontvangt, wat daaropvolgende normale communicatiefouten veroorzaakt; Een andere situatie kan zich voordoen op het moment dat de besturing voor het inschakelen van de transmissie wordt in- of uitgeschakeld, waardoor de ontvanger een signaal afgeeft, wat er ook voor kan zorgen dat UART onjuist ontvangt. Oplossing:
1) Op de communicatiebus wordt de methode van omhoog trekken (A-lijn) aan hetzelfde fase-ingangseinde en naar beneden trekken (B-lijn) aan het tegenovergestelde fase-ingangseinde gebruikt om de bus vast te klemmen, zodat de ontvangeruitgang zich op een vast "1"-niveau; 2) Vervang het interfacecircuit door interfaceproducten uit de MAX308x-serie met ingebouwde foutpreventiemodus; 3) Het elimineren door middel van software, dat wil zeggen het toevoegen van 2-5 initiële synchronisatiebytes binnen het communicatiedatapakket, pas nadat aan de synchronisatieheader is voldaan, kan de echte datacommunicatie beginnen.
Signaalverzwakking van RS-485 in communicatiekabels
De tweede factor die de signaaloverdracht beïnvloedt, is de verzwakking van het signaal tijdens kabeloverdracht. Een transmissiekabel kan worden gezien als een gelijkwaardig circuit dat bestaat uit een combinatie van gedistribueerde capaciteit, gedistribueerde inductie en weerstand.
De verdeelde capaciteit C van een kabel wordt voornamelijk gegenereerd door twee parallelle draden van een getwist paar. De weerstand van de draad heeft hier weinig invloed op het signaal en kan worden genegeerd.
De invloed van gedistribueerde capaciteit op de transmissieprestaties van de RS-485-bus
De verdeelde capaciteit van een kabel wordt voornamelijk gegenereerd door twee parallelle draden van een getwist paar. Bovendien is er ook een verdeelde capaciteit tussen de draad en de aarde, die, hoewel zeer klein, in de analyse niet kan worden genegeerd. De impact van gedistribueerde capaciteit op de transmissieprestaties van de bus is voornamelijk te wijten aan de transmissie van fundamentele signalen op de bus, die alleen op "1" en "0" manieren kunnen worden uitgedrukt. In een speciale byte, zoals 0x01, zorgt het signaal "0" voor voldoende oplaadtijd voor de gedistribueerde condensator. Wanneer het signaal "1" echter arriveert, is er vanwege de lading in de verdeelde condensator geen tijd om te ontladen en is (Vin+) - (Vin -) - nog steeds groter dan 200 mV. Dit heeft tot gevolg dat de ontvanger ten onrechte denkt dat het "0" is, wat uiteindelijk leidt tot CRC-verificatiefouten en de gehele dataframetransmissiefout.
Door de invloed van de distributie op de bus treden er datatransmissiefouten op, wat resulteert in een afname van de algehele netwerkprestaties. Er zijn twee manieren om dit probleem op te lossen:
(1) Verminder de baud van datatransmissie;
(2) Gebruik kabels met kleine verdeelde condensatoren om de kwaliteit van transmissielijnen te verbeteren.
Volg CF FIBERLINK voor meer informatie over beveiligingsexpertise!!!
Verklaring: Het is belangrijk om inhoud van hoge kwaliteit met iedereen te delen. Sommige artikelen zijn afkomstig van internet. Als er sprake is van overtredingen, laat het ons dan weten, dan zullen wij deze zo snel mogelijk afhandelen.
Posttijd: 06-jul-2023