RS-485:Основы функционирования интерфейса RS-485

From Wiren Board
Jump to: navigation, search
This page contains changes which are not marked for translation.

Other languages:
English • ‎русский

Интерфейс RS-485

Распространенный стандарт связи на физическом уровне модели OSI. Для передачи данных используется пара проводников. Верхний предел скорости передачи данных – 10 Мбит/с. Интерфейс позволяет передавать данные на значительные расстояния – 1000 и более метров.

Длина передающей линии и скорость передачи данных во многом зависят от качества самой линии. В RS-485 используется дифференциальный (или балансный) способ передачи данных по двум проводникам (экранирующий провод не задействуется). По обоим проводникам передается один и тот же сигнал, причем по второму проводнику синхронно передается инвертированная точная копия сигнала первого проводника. Это позволяет компенсировать синфазные помехи, наводящие на одном участке линии одинаковые помехи.

Сигнал в RS-485 чаще всего передается по кабелю типа «витая пара», представляющую собой пару перевитых между собой проводников одинаковой длины. Такой тип кабеля позволяет избавиться как от излучаемых, так и от наведенных помех.

Передача данных по проводникам витой пары в RS-485

При больших скоростях передачи данных резкие падения и всплески потенциала имеют широкий спектр излучения и на длинных линиях могут служить существенным источником излучаемых помех. Геометрически близкое расположение проводников в паре помогает гасить такие помехи.

Принцип подавления наведенных помех аналогичен. Линия RS-485 представляет собой антенну, принимающую нежелательные внешние сигналы, искажающие полезный сигнал. Поскольку проводники витой пары расположены максимально близко друг к другу, внешняя помеха действует на них практически одинаково. Приемник RS-485, получающий инвертированные сигналы по разным проводникам, легко может распознать и устранить помеху одинакового потенциала.

Витая пара имеет характеристический импеданс, или волновое сопротивление, то есть сопротивление переменному току, обусловленное физическими свойствами кабеля. Хороший кабель имеет постоянное волновое сопротивление по всей его длине (зависит от равномерности скрутки, качества материала, наличия перегибов и прочих механических дефектов). Спецификация интерфейса RS-485 предполагает волновое сопротивление кабеля равным 120 Ом. Оно может быть и другим, но это, возможно, повлияет на работоспособность системы, рассчитанной на штатный импеданс.

При больших частотах передачи данных и длинах передающих линий важную роль играет согласование линии, обеспечивающее поглощение энергии сигнала. Для этого на концах линии устанавливаются согласующие резисторы (терминаторы). Их сопротивление должно быть равно волновому сопротивлению линии, иначе часть мощности сигнала будет отражаться и вносить помехи в передачу сигнала. Терминаторы необходимо устанавливать на самом конце кабеля. Наличие двух терминаторов необходимо на линии, где есть не только передатчик, но и приемник – на другом ее конце.

Простейшая сеть RS-485 так и выглядит: на одном ее конце находится передатчик, на другом – приемник. Но в наиболее распространенном случае к линии подключается несколько принимающих устройств. Ветвление сети RS-485 не допускается – это делает практически невозможным ее согласование.


Единичная нагрузка и количество подключений

Общее возможное число устройств, подключаемых к линии, зависит от их технических характеристик – как сильно устройства нагружают линию, поскольку в реальности даже неактивные устройства имеют определенный импеданс. В стандарте TIA/EIA-485 (RS-485) вводится понятие так называемой "единичной нагрузки" (unit load). Единичных нагрузок к линии RS-485 может быть подключено до 32 (подробно смотрите статью).

Во всех устройствах Wiren Board применяются трансиверы RS-485, которые создают нагрузку, равную 1/8 Unit Load, что позволяет подключать до 256 таких устройств к линии RS-485. Если вы подключаете устройства других производителей, обращайте внимание на то, какую нагрузку они создают.