Введение

Стандарт многоточечной последовательной связи TIA 485 A (Ревизия EIA 485) Стандарт ANSI/TIA/EIA 485 A 1998 Утвержден: 3 марта 1998 Подтвержден: 7 декабря 2012 Физическая среда Сбалансированный соединительный кабель Топология сети «точка-точка», многоточечная, многоточечная Максимальное количество устройств Не менее 32 единиц нагрузки Максимальное расстояние Не указано Режим работы Различные уровни приемника: двоичный 1 (ВЫКЛ) (Voa–Vob < −200 мВ) двоичный 0 (ВКЛ) (Voa–Vob > +200 мВ) Доступные сигналы A, B, C Типы разъемов Не указано

RS 485, также известный как TIA 485 A или EIA 485, – это стандарт, впервые представленный в 1983 году, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в системах последовательной связи. Электрическая сигнализация является сбалансированной и поддерживаются многоточечные системы. Стандарт совместно публикуется Ассоциацией телекоммуникационной промышленности и Альянсом электронной промышленности (TIA/EIA). Цифровые коммуникационные сети, реализующие этот стандарт, могут эффективно использоваться на больших расстояниях и в условиях сильных электрических помех. К такой сети можно подключить несколько приемников в линейной многоточечной шине. Эти характеристики делают RS 485 полезным в промышленных системах управления и подобных приложениях.

Обзор

RS 485 поддерживает недорогие локальные сети и многоточечные коммуникационные линии, используя ту же дифференциальную сигнализацию по витой паре, что и RS 422. Общепринято, что RS 485 может использоваться со скоростями передачи данных до 10 Мбит/с или, при более низких скоростях, на расстояниях до. В качестве эмпирического правила, произведение скорости в бит/с на длину в метрах не должно превышать 108. Таким образом, кабель длиной 50 метров не должен передавать сигнал быстрее 2 Мбит/с. В отличие от RS 422, который имеет схему драйвера, которую нельзя отключить, драйверы RS 485 используют трехстабильную логику, позволяющую деактивировать отдельные передатчики. Это позволяет RS 485 реализовывать линейные шинные топологии, используя только два провода. Оборудование, расположенное вдоль линии RS 485, взаимозаменяемо называется узлами, станциями или устройствами. Рекомендуемая схема подключения проводов – последовательное соединение узлов типа «точка-точка» (многоточечное), то есть линия или шина, а не звезда, кольцо или многосвязная сеть. Топологии звезды и кольца не рекомендуются из-за отражений сигнала или чрезмерно низкого или высокого сопротивления согласования. Если звездная конфигурация неизбежна, доступны специальные повторители RS 485, которые двунаправленно принимают данные на каждом участке и затем передают их на все остальные участки. В идеале, на обоих концах кабеля должен быть установлен оконечный резистор, подключенный между двумя проводами. Без оконечных резисторов отражения сигнала от нетерминированного конца кабеля могут привести к повреждению данных. Оконечные резисторы также снижают чувствительность к электрическим помехам за счет уменьшения импеданса. Значение каждого оконечного резистора должно быть равно волновому сопротивлению кабеля (обычно 120 Ом для витой пары). Оконечная схема также включает в себя подтягивающие и оттягивающие резисторы для обеспечения безопасного смещения для каждого провода данных в случае, когда линии не управляются каким-либо устройством. Таким образом, линии будут поддерживаться на известных уровнях напряжения, и узлы не будут интерпретировать шум от неактивных линий как реальные данные; без подтягивающих резисторов линии данных будут находиться в плавающем состоянии, что приведет к максимальной чувствительности к электрическим помехам, когда все станции устройств молчат или не подключены к питанию.

Стандарт

В то время как EIA обозначала все свои стандарты префиксом "RS" (Рекомендуемый стандарт), EIA TIA официально заменила "RS" на "EIA/TIA", чтобы облегчить идентификацию происхождения стандартов. EIA официально прекратила свою деятельность, и теперь стандарт поддерживается TIA как TIA 485, но инженеры и руководства по применению продолжают использовать обозначение RS 485. Первое издание EIA RS 485 было датировано апрелем 1983 года. RS 485 определяет только электрические характеристики передатчика и приемника: физический уровень. Он не определяет и не рекомендует какие-либо протоколы связи; другие стандарты определяют протоколы для связи по каналу RS 485. В предисловии к стандарту содержится ссылка на "Бюллетень телекоммуникационных систем TSB 89", который содержит рекомендации по применению, включая скорость передачи данных в зависимости от длины кабеля, длины ответвлений и конфигураций. В разделе 4 определены электрические характеристики передатчика (или драйвера), приемника, приемопередатчика и системы. Эти характеристики включают в себя: определение единичной нагрузки, диапазоны напряжений, напряжения холостого хода, пороговые значения и устойчивость к переходным процессам. Также определены три точки подключения передатчика (сигнальные линии): A, B и C. Данные передаются по линиям A и B. Линия C является заземлением. В этом разделе также определены логические состояния 1 (отсутствие сигнала) и 0 (наличие сигнала) на основе полярности между терминалами A и B. Если потенциал A отрицателен относительно B, состояние соответствует двоичной 1. Обратная полярность (потенциал A положителен относительно B) соответствует двоичному 0. Стандарт не присваивает никакой логической функции этим двум состояниям.

Полная дуплексная работа

RS 485, как и RS 422, может работать в полнодуплексном режиме, используя четыре провода. Однако, поскольку RS 485 – это многоточечный стандарт, во многих случаях это не требуется и нежелательно. RS 485 и RS 422 могут взаимодействовать друг с другом при определенных ограничениях.

Конверторы, ретрансляторы и звездные топологии

Преобразователи между RS 485 и RS 232 позволяют персональному компьютеру взаимодействовать с удалёнными устройствами. С помощью повторителей можно создавать очень большие сети RS 485. TSB 89A, Руководство по применению TIA/EIA 485 A не рекомендует использовать топологию «звезда».

Приложения

Сигналы RS 485 используются в широком спектре компьютерных и автоматизированных систем. В компьютерной системе SCSI 2 и SCSI 3 могут использовать эту спецификацию для реализации физического уровня для передачи данных между контроллером и дисковым накопителем. RS 485 используется для передачи данных на низких скоростях в бортовой сети транспортного самолета. Он требует минимального количества проводки и позволяет использовать общую проводку для нескольких кресел, что снижает вес. Он применяется в программируемых логических контроллерах и на производственных площадках. RS 485 служит физическим уровнем, на котором основаны многие стандартные и проприетарные протоколы автоматизации, используемые для реализации промышленных систем управления, включая наиболее распространенные версии Modbus и Profibus. DH 485 – это проприетарный протокол связи, используемый компанией Allen Bradley в линейке промышленных контроллеров. Благодаря использованию ряда специализированных интерфейсных устройств, он обеспечивает связь между ПК и промышленными контроллерами. Поскольку это дифференциальный сигнал, он устойчив к электромагнитным помехам от двигателей и сварочного оборудования. В театрах и концертных залах сети RS 485 используются для управления освещением и другими системами посредством протокола DMX512. RS 485 является физическим уровнем для цифрового аудиоинтерфейса AES3. RS 485 также применяется в автоматизации зданий, поскольку простая шинная проводка и большая длина кабеля идеально подходят для подключения удаленных устройств. Он может использоваться для управления системами видеонаблюдения или для соединения панелей управления безопасностью и устройств, таких как считыватели карт доступа. Он также используется в системе цифрового управления (DCC) для модельных железных дорог. Внешний интерфейс к командной станции DCC часто представляет собой RS 485, используемый в ручных контроллерах или для управления макетом в сетевой компьютерной среде. В этом случае применяются модульные разъемы 8P8C.

Протоколы

RS 485 не определяет протокол связи, а лишь электрический интерфейс. Хотя многие приложения используют уровни сигналов RS 485, скорость, формат и протокол передачи данных не специфицируются стандартом RS 485. Взаимодействие даже похожих устройств от разных производителей не обеспечивается только соответствием уровням сигналов.

Пример волновой формы

На диаграмме ниже показаны потенциалы выводов A (синего) и B (красного) линии RS 485 во время передачи одного байта данных (0xD3, начиная с младшего бита) асинхронным методом старт-стоп.