۰۲۱-۷۷۶۰۵۵۳۸

پروتکل RS485

پروتکل RS485 :

این پروتکل نیز با استاندارد EIA/TIA تعریف شده است ، این واسط حالا TIA-485 نیز نامیده می شود. از این پروتکل نه تنها برای ارتباط سریال بین دستگاه و دستگاه استفاده می شود بلکه از آن برای ارتباط سریال بین چندین دستگاه نیز می توان استفاده کرد. پیکربندی و مشخصات و دامنه نرخ انتقال دیتا در آن بسیار فراتر از قابلیت های پروتکل RS232 است. در پروتکل RS485 از تفاضل ولتاژ روی دو خط انتقال استفاده می شود. به طوری فرستنده و گیرنده از نوع تفاضلی هستند.

سطح منطقی یک از -200mV بزرگتر است و سطح منطقی صفر از +200mV بزرگتر است. یک سطح ولتاژ در یک خط انتقال نوعی از حداقل +-1.5V و تا حداکثر +-6V هستند. میزان حساسیت ورودی گیرنده +-200mV است. نویزهای در محدوده ی +200mV و -200mV بر روی خط انتقال دیتا بی تاثیر هستند. فرمت تفاضلی اساساً تاثیر نویز را بر روی سیستم انتقال از بین می برد. به این ترتیب که فرستنده تفاضلی روی خط 1 سیگنال TXD را ایجاد و روی خط 2 سیگنال معکوس سیگنال فوق را ایجاد می کند. گیرنده نیز تفاضل این دو سیگنال را به RXD دستگاه تحویل می دهد. به این صورت نویزهای محیط که به صورت مشترک روی دو سیم 1 و 2 قرار می گیرند در ورودی گیرنده تفاضلی حذف می شوند ، اما سیگنال اصلی که با دامنه معکوس روی دو سیم ارسال شده اند با صحت کامل در گیرنده دریافت می شوند. همچنین به این شیوه اثر تشعشع خط فرستنده روی گیرنده نیز از بین می رود.

طبق استاندارد کابل مورد استفاده باید از نوع زوج به هم تابیده باشد (در این نوع کابل بدلیل موقعیت فیزیکی کابل، در هر چرخش، تاثیر نویز کاهش پیدا می کند) و می تواند حداقل دارای دو سیم باشد ، اما یک سیم نیز به عنوان مرجع استفاده می شود. در مواردی که انتقال به صورت دوطرفه همزمان (full-duplex) انجام می شود از یک سیم چهارم نیز در کابل واسط استفاده می شود. کابل واسط ممکن است دارای غلاف (shield) یا بدون غلاف باشد ، که کابل بون غلاف رایج تر است. مشخصه امپدانس نامی معمولاً 100 یا 120 اهم است. برای اطمینان از وضعیت خط مقاومت های انتهای خط مورد نیاز هستند ، که از بروز خطا در دیتا جلو گیری شود.

در استاندارد کانکتور خاصی برای RS485 معرفی نشده است. در این پروتکل از کانکتورهای معمولی می توان استفاده کرد.

طول کابل مقدار حداکثر نرخ انتقال دیتا را مشخص می کند. اما به دلیل سطح ولتاژ منطقی پایین تر و استفاده از سیستم تفاضلی ، نرخ انتقال با توجه به طول کابل می تواند تا 10Mbits/s افزایش یابد. معمولاً طول کابل می تواند تا 1200 متر در نظر گرفته شود. در کابلی با طول 1200 متر می توان دیتا را با نرخ 100kbits/s انتقال داد. به عنوان راهنما برای تعیین اندازه طول کابل و نرخ انتقال دیتا از یک اصل کلی استفاده می شود و آن اصل عبارت است از حاصل ضرب طول کابل بر حسب متر در نرخ انتقال داده بر حسب بیت بر ثانیه نباید از 108 بیشتر شود. به عنوان مثال در یک کابل به طول 20 متر نرخ داده حداکثر باید 5Mbits/s باشد.

واسط RS485 می تواند با یک کابل تک زوج در ارتباط ساده نیمه دو طرفه (half-duplex) مورد استفاده قرار گیرد. در ارتباط دو طرفه کامل (Full-duplex) که در آن هر دو تجهیز می توانند هم زمان داده ارسال و دریافت کنند با استفاده از یک کابل دو زوج (چهار سیمه) انجام می شود. معمولاً پروتکل RS485 به صورت یک گذرگاه چند نقطه ای و یا به صورت شبکه پیکربندی می شود. استاندارد حداکثر 32 فرستنده و 32 گیرنده را برای پیکربندی در یک شبکه مشخص کرده است. برای استفاده از ماژول های بیشتر و همچنین برای دستیابی به فواصل طولانی تر باید به ازای هر 200 متر یک تکرار کننده یا REPEATER جهت تقویت و بازسازی سیگنال قرار داده شود. هنگامی که در خط انتقال هیچ انتقال داده ای صورت نمی گیرد فرستنده ها از خط جدا هستند. تمام گیرنده ها به خط متصل هستند و انتهای خط گذرگاه داده نیز با یک مقاومت بسته می شود.

 

استاندارد پروتکل ارتباطی خاصی را تعریف نکرده است. استاندارد پروتکل UART است که گاهی اوقات استفاده می شود. در اکثر کاربردها یک پروتکل منحصر به فرد در همان کاربرد تعریف شده است.

در عمل چند تغییرات برای این دو استاندارد یافت می شود. استاندارد RS422 که تغییر یافته ی استاندارد RS485 است قادر است تا 10 گیرنده را پشتیبانی کند و ولتاژ سطح منطقی آن +-2V تا +-6V است. استاندارد RS423 نیز یک رابط سریال است که توسط یک زوج سیم (یک خط برای انتقال داده و یک خط برای زمین مشترک استفاده می شود) داده ها را انتقال می دهد. این استاندارد دارای یک ورودی تک انتهایی و تا حداکثر 10 خروجی تفاضلی است. ولتاژ سطح منطقی RS423 در صفر منطقی برابر 3.6V تا 6V و در یک منطقی برابر -3.6V تا -6V است. با وجود این سطوح ولتاژ سرعت انتقال در استاندارد RS423 حدود چهار برابر بیشتر از استاندارد RS232 است.

کاربردها :

استاندارد TIA-232 در حاضر برای طیف گسترده ای از کاربردهای انتقال داده با نرخ دیتای کم و مسیر کوتاه استفاده می شود. از این استاندارد به ویژه در محیط های پر نویز مانند کارخانه ها استفاده می شود. طول کابل معمولاً باید کمتر از 20 متر باشد. بنابر این در تجهیزاتی مانند مودم های کم سرعت ، تجهیزات کنترل صنعتی مانند PLCها و ابزار و ماشین آلات مانند CNCها ، روبات ها ، تجهیزات جانبی کامپیوتر و همچنین ارتباط میکروکنترلر با کامپیوتر (با استفاده از آی سی MAX232)مورد استفاده قرار می گیرد.

رابط TIA-485 نیز در کاربردهای با سرعت بالاتر و مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار می گیرد. از این استاندارد در بسیاری از موارد به همراه استاندارد RS232 استفاده می شود مانند پایانه ای فروش (POS) ، ابزارهای اندازه گیری ، ماشین های بزرگ اتوماسیون. در شبکه هایی که به صورت گذرگاه داده تعریف شده اند مانند PROFIBUS و MODBUS نیز از این استاندارد استفاده می شود.

در جدیدترین تجهیزات از رابط USB به طور گسترده استفاده می شود. با این حال آن نیاز دارد تا از یک رابط به یک رابط دیگر تبدیل شود تا بتوان از تجهیزات دیگر استفاده شود.مبدل های مختلفی که در دسترس هستند عبارتند از مبدل USB به TIA-232 یا TIA-485 ، TIA-232 به TIA-485 ، و بالعکس.

خلاصه :

به طور کلی RS-232 برای مسافت های کوتاه استفاده می شود. ساده و کم هزینه می شود و برای استفاده از آن قطعات فرستنده و گیرنده و آی سی های UART و رابط ها به طور گسترده در دسترس هستند. برخی از فرستنده ها اجازه سرعت انتقال تا 2 یا 3 مگا بیت بر ثانیه را می دهند. اغلب آی سی ها شامل مبدل DC به DC هستند که می توانند تغذیه های مثبت و منفی را برای تغذیه آی سی های مورد نیاز تعمین کنند.

از RS485 در کاربردهایی که نیاز به انتقال دیتا به فواصل دور و با سرعت بیشتر و با قابلیت شبکه شدن تجهیزات به صورت دو طرفه است استفاده می شود. برای این استاندارد هم قطعات مورد نیاز در دسترس هستند. در این استاندارد فرستنده و گیرنده ها را می توانند در یک شبکه تا 32 دستگاه افزایش داد و سرعت انتقال دیتا بین این دستگاهها می تواند تا 40Mbits/s افزایش یابد. همچنین در اینجا هم آی سی های مبدل DC به DC وجود دارند که می توانند ولتاژ تغذیه مورد نیاز را تولید کنند.

+