8-900-374-94-44
Портал QRZ.RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Спасибо.
Как добавить наш сайт в исключения AdBlock
QRZ.RU > Каталог схем и документации > Схемы наших читателей > Компьютерные технологии > Схема преобразователя интерфейса RS-232 в RS-485
class=»small»>
Для нормальной работы данной схемы нужен всего лишь трехпроводной, минимальный вариант протокола RS-232, а также источник питания с напряжением от +10 до +15В для организации двунаправленной лйнии связи, по которой можно обмениваться данными на скоростях приема/передачи до десятков килобод.
Схема работает следующим образом: когда нет связи ни по RS-232, ни по RS-485 (порт RS-232 в состоянии ТОКОВАЯ ПОСЫЛКА, все устройства на линии RS-485 неактивны), оба провода RS-485 находятся в состоянии лог. 1, которое задается резистором привязки с сопротивлением 1200 Ом. В таком состоянии верхний (по схеме) компаратор поддерживает линию RCD интерфейса RS-232 под отрицательным напряжением, то есть в состоянии ТОКОВАЯ ПОСЫЛКА. Если через порт RS-232 передается знак, то такая передача начинается с положительного импульса (состояние БЕСТОКОВАЯ ПОСЫЛКА), соответствующего стартовому биту на линии TXD. Соответственно на линию «-» интерфейса RS-485 через транзистор 2N4401 подается положительный потенциал, и напряжение на ней становится больше, чем на линии «+»; таким образом передается стартовая посылка по кабелю RS-485. Одновременно с этим нижний компаратор, включенный с верхним по схеме монтажного ИЛИ (оба компаратора в микросхеме LM393 имеют выходы с открытым коллектором), удерживает линию RCD интерфейса RS-232 на низком логическом уровне, предупреждая поступление передаваемых данных обратно в RS-232.
Биты данных поступают на приемную линию порта RS-232, причем имеют двухпо-лярные уровни напряжения, соответствующие стандарту на интерфейс RS-232. По максимально допустимому уровню синфазных и по подавлению наведенных шумов и помех эта схема вполне совместима со спецификациями стандарта RS-485. Максимальная скорость передачи через преобразователь ограничивается в основном нагрузочной способностью выхода компаратора, работающего на кабель с большой погонной емкостью.
Аналоги зарубежных деталей можно найти в разделе
В системе «Орион» интерфейс RS-232 используется для подключения пульта контроля и управления «С2000М» к СОМ-порту компьютера с установленным на нем АРМ «Орион»/«Орион Про».
В системах, допускающих работу под управлением АРМ «Орион»/«Орион Про» без резервирования пультом «С2000М» (например, в системах охранной сигнализации или контроля доступа), интерфейс RS-232 используется для подключения преобразователя интерфейса «С2000-ПИ» или «ПИ-ГР» к СОМ-порту компьютера. К преобразователю, в свою очередь, подключаются приборы системы «Орион» по интерфейсу RS-485.
RS-232 имеет следующие ограничения: максимальная длина – 15 м и соединение только типа «точка-точка», т.е. непосредственно подключить несколько пультов к одному СОМ-порту нельзя.
В простейшем случае к компьютеру подключается только один пульт. Эта схема приведена на рис.
Недостатком такой схемы является отсутствие гальванической изоляции между приборами и компьютером. Схема подключения пульта к компьютеру с использованием повторителя интерфейсов «С2000-ПИ», обеспечивающего гальваническую изоляцию, приведена на рис.
ВНИМАНИЕ! Во избежание гальванической связи между компьютером и приборами пульт, повторитель и приборы нельзя подключать к одному источнику питания.
Питание на пульт и «С2000-ПИ» должно подаваться от отдельного источника.
Пульту должен быть присвоен сетевой адрес, и установлен режим «КОМПЬЮТЕР» для работы по интерфейсу RS-232.
С помощью преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485 с автоматическим переключением приема/передачи (например, «С2000-ПИ») можно подключить несколько пультов к одному СОМ-порту компьютера. Один преобразователь следует подключить к СОМ-порту компьютера, остальные — к пультам по интерфейсу RS-232, а затем объединить преобразователи по интерфейсу RS-485 (см. схему). Кроме того, преобразователи обеспечат гальваническую изоляцию компьютера от пультов и приборов.
Для работы по интерфейсу RS-232 каждому пульту нужно задать уникальный сетевой адрес и режим «КОМПЬЮТЕР».
При использовании АРМ «Орион Про» к каждому COM-порту можно подключить либо до 127 приборов (приборы подключаются через преобразователи интерфейсов «ПИ-ГР», «С2000-ПИ» или «C2000 USB»), либо до 127 пультов «С2000М».
К каждому пульту при этом можно подключить до 127 приборов. При организации системы по второму варианту компьютер опрашивает не приборы, а пульты. Пульты, в свою очередь, опрашивают подключённые к ним приборы. Каждому пульту должен быть задан сетевой адрес (от 1 до 127). Адресация приборов в системе имеет 3 уровня (номер COM-порта, адрес пульта, адрес прибора), поэтому адреса приборов, подключённых к разным пультам, могут пересекаться, как и адреса пультов, подключённых к разным COM-портам компьютера. Максимальное количество устройств, подключаемых к одному компьютеру с «Оперативной задачей Орион Про», на сегодняшний день составляет 1024.
Как уже было сказано, такая схема применяется в случае, если к COM-порту нужно подключить несколько устройств. При использовании АРМ «Орион Про» каждый пульт можно подключать к своему COM-порту (используя схему с гальванической изоляцией или без).
В настоящее время не все компьютеры имеют СОМ-порт. Для решения задачи подключения приборов системы «Орион» к компьютеру с АРМ можно применить USB-COM преобразователи, например, «USB-RS485», а также PCI-плату расширения портов.
Специалистами компании «Болид» была протестирована плата расширения COM-портов MOXA CP 118U (см. рис.).
Она позволяет подключать приборы по интерфейсу RS-485 напрямую к ПК с АРМ «Орион Про» (без использования преобразователя интерфейса), а также подключать несколько пультов (каждый к своему СОМ-порту).
Подключение приборов к компьютеру через пульты «С2000М» позволяет большую часть функций управления приборами переложить с АРМ на пульты. Здесь важно учитывать, что каждый пульт может управлять только подключёнными к нему приборами, поэтому взаимодействие приборов, подключённых к разным пультам, возможно только через АРМ. При неисправности компьютера каждый пульт будет управлять подключёнными к нему приборами в соответствие с запрограммированной в нем базой данных.
Полученные от приборов сообщения сохраняются в кольцевом энергонезависимом буфере пультов, объем которого составляет 32000 событий (для «С2000М» вер.4.хх). При восстановлении работы компьютера эти сообщения будут вычитаны АРМ.
Допустим, в системе используется несколько приборов «С2000-КДЛ», релейных блоков «С2000-СП1», клавиатур «С2000-К» и блоков индикации «С2000-БИ». Причём из-за ограниченного размера базы данных пульта требуется использовать несколько пультов «С2000М». Каждый пульт организует взаимодействие только подключённых к нему приборов. В частности, он позволит отображать на блоках индикации состояния своих разделов, управлять этими разделами с клавиатур и с самого пульта, автоматически управлять релейными выходами своих блоков «С2000-СП1» от своих разделов. Взаимодействие приборов, подключённых к разным пультам, возможно только через АРМ. При отключении компьютера с работающим на нем АРМ эта связь нарушается.
Помимо схемы, представленной на рис., подключить несколько пультов «С2000М» к компьютеру с АРМ можно при помощи ЛВС и преобразователей «С2000-Ethernet»
Основными достоинствами ЛВС являются:
Также при использовании «С2000-Ethernet» возможно объединение приборов ИСО «Орион» через глобальную сеть Internet, используя VPN-туннель (см. рис.).
Для трансляции по указной схеме необходима устойчивая связь между VPN шлюзами (зависит от характеристик выделенных каналов Internet).
В «С2000-Ethernet» имеется поддержка прямой передачи данных по ЛВС, т.е. на стороне ПК с АРМ используется только сеть Ethernet, а ПО формирует один виртуальный COM-порт для группы удаленных «C2000-Ethernet» (см. рис.). При этом повышается быстродействие и упрощается монтаж системы, т.к. на стороне АРМ нет необходимости использовать COM-порт.
Ещё одним вариантом подключения пульта «С2000М» к компьютеру с АРМ является использование волоконно-оптической линии связи и преобразователей «RS-FX-MM» (для многомодовых ВОЛС), «RS-FX-SM40» (для одномодовых ВОЛС).
Основные достоинства ВОЛС:
Максимальная длина передачи данных для преобразователя «RS-FX-MM» составляет 2 км, для преобразователя «RS-FX-SM40» — 40 км.
Организовать связь сетевого контроллера (компьютера с установленным АРМ «Орион»/ «Орион Про» или пульта «С2000»/«С2000М») с удаленными приборами ИСО «Орион» можно также с помощью стандартного цифрового канала связи в потоке Е1.
Основными достоинствами цифровых каналов связи являются:
Специалистами компании «Болид» была проверена работа системы «Орион» с применением мультиплексоров «ГМ-2» фирмы «Зелакс» для передачи сообщений по цифровому каналу связи в потоке Е1 (рис. ниже).
Обращаем Ваше внимание на то, что развёрнутые протоколы испытаний устройств передачи данных по различным каналам связи, о которых дальше будет идти речь, с необходимыми настройками можно найти на сайте bolid.ru в разделе «Техническая поддержка»/ «Рекомендации по применению».
Преобразователь RS232 в RS485 Wiki от Magneto Tech Research
Что такое преобразователь RS232 в RS485 и как он используется? Как выбрать подходящую модель и как ее подключить? На что обратить внимание при покупке преобразователя RS232 в RS485.
Вот ответы на все ваши основные (и, возможно, дополнительные) вопросы по RS232-RS485 на понятном языке.
Преобразователь RS232 в RS485 поставляется во многих моделях, размерах и формах, вот несколько примеров:
Основные различия между этими преобразователями RS232 в RS485 заключаются в том, что некоторые из них могут иметь разъем DB9, тогда как другие имеют винтовую клеммную колодку или разъем RJ11. некоторые из них изолированы, некоторые нет, некоторые имеют более одного порта RS485, некоторые имеют светодиодные индикаторы для индикации потока данных RX / TX, некоторые питаются от порта, а некоторым требуется внешний источник питания, некоторые промышленные, некоторые потребительские товары.
Само по себе преобразование RS232 в RS485, независимо от того, какую модель вы выберете, представляет собой просто устройство, которое может преобразовывать стандартные сигналы данных RS232 в сигналы RS485 и наоборот.
Большинство преобразователей RS232 в RS485 могут преобразовывать данные в обоих направлениях, из RS232 в RS485 и из RS485 в RS232, это также называется двунаправленным преобразователем.
Здесь мы не будем вдаваться в подробности того, как работает протокол RS232 или RS485, но если вам это интересно, то в Википедии есть много информации о RS232 и RS485, в том числе о том, как работает адаптер USB-последовательный порт. Однако мы продемонстрируем наиболее распространенные способы подключения преобразователя RS232 в RS485.
Преобразователи RS232 в RS485 в основном используются в промышленных и коммерческих условиях. Причина в том, что преобразователь RS485 можно использовать для многоабонентских сетей, что означает, например, что вы можете подключить несколько устройств RS485 к одному компьютеру. В одну сеть можно подключить до 32 устройств для связи по одной паре проводов (плюс заземляющий провод), и это число можно даже увеличить с помощью повторителей RS485.
Этот тип связи называется полудуплексной связью. Большинство качественных преобразователей RS485 могут обмениваться данными таким образом на расстоянии до 4000 футов (1200 метров). Преобразователь RS485
также довольно устойчив к шуму, что является еще одной причиной, по которой его предпочитают использовать в промышленных условиях.
Примерами использования преобразователя RS232 в RS485 может быть подключение к компьютеру камер, весов, счетчиков, сканеров, ПЛК или большей части другого промышленного оборудования.
В качестве примера на приведенной ниже схеме показано, как выглядит типичная схема преобразователя RS232 в RS485.
Итак, как подключить преобразователь RS232 в RS485? Преобразователь RS232 в RS485 можно использовать для двухточечных соединений (подключение одного преобразователя RS232 в RS485 напрямую к другому преобразователю RS232 в RS485) и сетей точка-многоточка (подключение одного преобразователя RS232 в RS485 к нескольким преобразователям RS232 в RS485).
Давайте сначала взглянем на настройку «точка-точка», которая довольно проста и выглядит так:
Ведущим устройством RS485 может быть компьютер, а ведомым может быть, например, камера. Как видите, линии данных A- и B+ просто подключены к A- и B+ ведомого устройства RS485 соответственно. Преобразователи будут обмениваться данными только с подключенными A- и B+, однако очень важно также подключить заземляющий провод в готовой системе, чтобы установить устойчивую точку отсчета, чтобы предотвратить потерю данных и другие проблемы.
Типичная конфигурация соединения «точка-многоточка» с RS232 на RS485 может выглядеть следующим образом:
В сети RS485 только одно ведомое устройство и одно ведущее устройство могут обмениваться данными одновременно, либо при передаче, либо при приеме, но не одновременно. так что вы можете задаться вопросом, как это достигается. Проще говоря, ведомые устройства (также называемые узлами) должны быть адресованы, например, узел 1 имеет адрес 001, узел 2 имеет адрес 002 и так далее.
Эти адреса обычно назначаются и контролируются программным обеспечением, либо программным обеспечением, работающим на ведущем устройстве RS485 (ПК), либо программным обеспечением, запрограммированным на каждом из ведомых устройств. Иногда оборудование, подключенное к ведомым устройствам RS485, адресуется аппаратно, а не программно. Наконец, некоторые преобразователи RS232 в RS485 сами адресуются (с помощью DIP-переключателей), однако это используется не очень часто.
В некоторых случаях, если расстояние связи велико (более 1000 футов) и если скорость передачи данных превышает 115 кбит, рекомендуется установить резистор (обычно 100 Ом) в узле RS485 (между линиями A и B). Однако добавление согласующего резистора
резко увеличить энергопотребление, поэтому этого делать не следует, да и в основном это не нужно на более коротких дистанциях. Из-за повышенного энергопотребления терминация также редко выполняется при использовании преобразователей с портовым питанием.
Некоторые преобразователи RS232 в RS485 питаются от COM-порта компьютера (обычно от TX, RTS или DTR), другим для работы требуется внешний источник питания. Даже с преобразователями с питанием от порта в большинстве случаев вы должны иметь возможность обмениваться данными на расстоянии до указанных 4000 футов, однако добавление оконечного резистора может повлиять на это расстояние, поскольку это увеличивает энергопотребление.
Многие преобразователи RS232 в RS485 с питанием от порта обеспечивают возможность подачи внешнего питания. Если вы сомневаетесь, используйте преобразователь с внешним питанием, тогда вы уверены, что он получает достаточную мощность. При использовании, например, адаптера USB-Serial можно применить те же самые предположения.
Преобразователи RS232 в RS485 могут быть как изолированными, так и неизолированными.
Изолированный преобразователь RS232 в RS485 имеет оптические изоляторы, разделяющие линии передачи данных внутри устройства, что предотвращает повреждение компьютера или оборудования, подключенного к преобразователю, шумами, скачками высокого напряжения, скачками напряжения и контурами заземления. Некоторые преобразователи RS232 в RS485 даже имеют внешний источник питания, изолированный от остальной части преобразователя, чтобы обеспечить дополнительную защиту. Обычно изолированные преобразователи используются только в том случае, если пользователь хочет дополнительно защитить оборудование, подключенное к сети (в случае, если оборудование представляет большую ценность), или если есть причины подозревать всплески высокого напряжения и т.п. в сети.
Неизолированный преобразователь обычно имеет только простую защиту от статического электричества и скачков низкого напряжения.
При покупке преобразователя RS232 в RS485 вы должны сначала определить, нужен ли вам промышленный преобразователь или преобразователь коммерческого/потребительского класса, это зависит от того, в какой среде вы планируете использовать преобразователь.
Затем вы должны определить, нужен ли вам изолированный или неизолированный преобразователь, после чего вы можете решить, нужен ли вам преобразователь с внешним питанием или вы можете использовать преобразователь с питанием от порта. Далее вы можете найти нужный вам тип коннектора, либо DB9или разъемы DB25, винтовой разъем, разъем RJ11 или их комбинация. Наконец, вы должны решить, нужны ли вам светодиодные индикаторы для линий TX/RX, это может быть очень полезно при устранении неполадок.
Так называемый «Автоматический контроль передачи данных», который контролирует поток данных, настоятельно рекомендуется для большинства приложений и устройств. Эта функция встроена в большинство современных преобразователей RS232 в RS485.
Краткий контрольный список выглядит следующим образом:
1. Промышленный или потребительский сорт.
2. Изолированный или неизолированный.
3.
Преобразователь с внешним питанием или, если вы можете использовать питание от порта.
4.
Тип разъема.
5. Светодиодные фонари.
Стандартный RS232 в RS485 Converter
. Портурные изолированные RS232 в RS485 Converter
9003 9003 9003 9003 9003 9003 9005 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9005 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003. -RS485
Википедия EIA-RS232
Уведомление о конфиденциальности
к Стивен Танге Скачать PDF
RS232 и RS485 1 Стандарты интерфейсов передачи данных сегодня широко используются, несмотря на их относительно преклонный возраст — RS232 был представлен почти 50 лет назад; RS485, 30 лет назад.
Такая долговечность для любого стандарта необычна в сегодняшнем быстро меняющемся ландшафте электроники, где потребительский спрос может привести к устареванию через несколько лет.
Хотя когда-то вездесущий порт RS232 на персональных компьютерах был в значительной степени заменен USB, RS232 продолжает распространяться в приложениях, требующих надежной, короткой связи, двухточечной связи, например, в датчиках, испытательном оборудовании, программировании устройств и диагностике.
Точно так же RS485 процветает благодаря своей высокой производительности в суровых условиях. Его дифференциальная схема передачи сигналов и широкая устойчивость к синфазному сигналу обеспечивают превосходную помехоустойчивость, позволяя осуществлять высокоскоростную связь на относительно больших расстояниях. Возможно, не менее важной для стандарта RS485 является возможность объединения нескольких устройств в сеть на одной шине, что снижает затраты на проводку. RS485 определен как физический уровень для многих сетей Fieldbus, включая PROFIBUS и INTERBUS.
Для упрощения проектирования систем RS485 и RS232 многопротокольные приемопередатчики LTC2870 и LTC2871 объединяют оба типа приемопередатчиков в одном устройстве. Оба поддерживают скорость передачи данных до 20 Мбит/с для одного приемопередатчика RS485 и 500 кбит/с для двух приемопередатчиков RS232.
Эти устройства предназначены для поддержки широкого спектра приложений с функциями, которые делают их гибкими и надежными:
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure1.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 1’>
Рис. 1. LTC2870 и LTC2871 предлагаются в небольших корпусах QFN и TSSOP.
LTC2870 и LTC2871 различаются тем, как разводятся их входы/выходы приемопередатчика, а также как они управляются. LTC2870 предлагает два приемопередатчика RS232, которые имеют общие контакты ввода/вывода с приемопередатчиком RS485. Он может работать либо в режиме RS232, либо в режиме RS485, но не в обоих одновременно. LTC2871 обеспечивает дополнительную гибкость за счет раздельного подключения приемопередатчиков RS485 и RS232, чтобы все приемопередатчики могли работать одновременно, как показано в Таблице 1. На Рисунке 2 показана упрощенная блок-схема каждого устройства.
| Номер детали | Комбинации конфигурируемых приемопередатчиков (RS485 + RS232) | Пакеты |
| LTC2870 | 28-выводной QFN, 28-выводной TSSOP | (0 + 0), (1 + 0), (0 + 2) |
| LTC2871 | (0 + 0), (1 + 0), (1 + 1), (1 + 2), (0 + 1), (0 + 2) | QFN, 38 выводов, TSSOP, 38 выводов |
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure2.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 2’>
Рис. 2. Упрощенные блок-схемы LTC2870 и LTC2871.
LTC2870 и LTC2871 можно настроить различными способами.
Применение этих устройств можно разделить на три основные категории:
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure3.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 3’>
Рис. 3. LTC2870, сконфигурированный для связи по RS232 (a) или RS485 (b). Конфигурация RS485 также показывает согласующие резисторы RS485, опционально включенные с выводом TE485, подключенным к высокому уровню.
Например, узел в системе сигнализации может быть объединен в сеть с другими узлами через коммуникационную шину RS485. Однако узел можно настроить для локального доступа по RS232, что позволяет выполнять программирование или диагностику. Сигнальные контакты являются общими для приемопередатчиков RS485 и RS232, при этом в любой момент времени активен один приемопередатчик, как показано на рис. 4.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure4.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 4’>
Рис. 4. Переключение протокола LTC2870 с использованием контакта 485/232. Осциллограммы показывают, что драйвер выводит переключаемые данные во время изменения режима.
LTC2870 переключает режимы между RS232 и RS485 посредством управления контактом 485/232, которым можно управлять с помощью управления процессором, ручной установки перемычек или кабелей для конкретного протокола, которые соединяют контакт с V L или заземление.
LTC2871 можно использовать аналогичным образом, но с независимым доступом ко всем сигнальным контактам.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure5.
jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 5’>
Рис. 5. RS232 «Удлинитель», использующий одновременный режим связи RS232 и RS485 LTC2871.
Использование многопротокольного устройства, такого как LTC2870 с общими контактами интерфейса RS485 и RS232, дает ряд преимуществ по сравнению с простым комбинированием автономных приемопередатчиков RS485 и RS232. Во-первых, за счет объединения функций обоих приемопередатчиков в одном устройстве общая площадь, занимаемая печатной платой, уменьшается. Во-вторых, все контакты интерфейса RS232 допускают входное напряжение до ±15 В. Большинство устройств RS485 могут выдерживать напряжение только от –7 до 12 В, поэтому подключение такого устройства к контактам RS232 снизит рейтинг общих контактов.
Возможно, самым большим препятствием при объединении отдельных приемопередатчиков RS485 и RS232 являются согласующие резисторы, используемые в каждом стандарте сигнализации. Эта ситуация проиллюстрирована на рисунке 6, где два разных устройства подключены к одной и той же шине.
Входное сопротивление приемников RS232 установлено равным 5 кОм (номинально), что действует как согласующий резистор для подключенного к нему драйвера RS232. С другой стороны, дифференциальный приемник RS485 может быть согласован с резисторами 120 Ом на его входах, если он расположен в конце сигнальной шины, чтобы уменьшить отражения сигнала. Задача состоит в том, чтобы отключить резисторы, которые не нужны в выбранном режиме трансивера. Например, в режиме RS485 не должно быть резисторов 5 кОм, а в режиме RS232 не должно быть дифференциального согласования 120 Ом.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure6.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 6’>
Рис. 6. Согласующие резисторы создают проблемы при совместном использовании отдельных приемопередатчиков RS232 и RS485.
LTC2870 и LTC2871 плавно переключаются между схемами оконечной нагрузки по мере необходимости, используя внутренние компоненты.
Нет необходимости во внешних терминальных компонентах или реле для управления ими. Кроме того, согласующий резистор RS485 120 Ом можно отключить в любом режиме, установив на выводе TE485 низкий уровень, что полезно, если приемопередатчик не расположен в конце шины. Таблица 2 суммирует управление завершением в LTC2870.
| Входы | Результирующее завершение | ||||
| 485/232 | ТЭ485 | РКСЕН | 120 Ом: от A до B, от Y до Z | 5k: A К ЗЕМЛЕ, B К ЗЕМЛЕ | РЕЖИМ |
| 1 | 0 | х | № | № | Режим RS485 без оконечной нагрузки |
| 1 | 1 | х | Да | № | Режим RS485 с завершением |
| 0 | х | 0 | № | Да | Режим RS232, приемник включен |
| 0 | х | 1 | № | № | Режим RS232, приемник отключен |
LTC2871 предлагает аналогичные элементы управления, но, поскольку контакты RS232 и RS485 не являются общими, при желании все согласующие резисторы могут быть задействованы одновременно.
Подробную информацию см. в листе технических данных.
RS485 осуществляет дифференциальную связь по шине, содержащей одну или несколько пар витых проводов. Если время перехода сигнала, передаваемого в шину, значительно меньше, чем задержка туда и обратно к нагрузке и обратно, то шина должна быть дифференциально согласована с резистором, характеристическое сопротивление которого совпадает с сопротивлением шины. Это окончание должно быть размещено на принимающей стороне шины или на обоих концах шины, но не между ними. Отсутствие согласования или неправильное согласование вносит отражения, которые могут вызвать серьезные искажения формы сигнала. 2
Когда терминация RS485 включена на LTC2870 или LTC2871, дифференциальные резисторы 120 Ом подключаются к входам A и B приемника, а также к выходам драйвера Y и Z. Согласование драйвера не является строго обязательным в случае, когда это устройство активно управляет шине, такой как ведущее устройство на рис.
7. Однако оконечная нагрузка от Y до Z необходима в таких приложениях, как ведомое устройство на дальнем конце шины на рис. 7, где шиной управляет другое устройство.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure7.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 7’>
Рис. 7. Полнодуплексная сеть с LTC2870/71 на каждом узле.
Стандарт RS485 определяет кабель с волновым сопротивлением 120 Ом, а стандарт RS422 определяет кабель с волновым сопротивлением 100 Ом. Эти кабели обычно содержат одну или несколько витых пар, а также заземляющие экраны или заземляющий провод (иногда называемый заземляющим проводом). В качестве альтернативы экранированной витой паре неэкранированные кабели категории 5 (CAT5) сопротивлением 100 Ом все чаще применяются в системах RS485 и RS422 в качестве экономичной альтернативы.
LTC2870 и LTC2871 одинаково хорошо работают с кабелем 100 или 120 Ом. Даже когда внутренний согласующий резистор номиналом 120 Ом используется для согласования кабеля 100 Ом, несоответствие импеданса оказывает незначительное влияние на результирующий сигнал. Например, эффект от использования оконечной нагрузки 120 Ом на каждом конце кабеля 100 Ом заключается в возникновении выброса около 10 % на стороне приемника с продолжительностью, равной удвоенной задержке распространения сигнала в одном направлении в кабеле. Это небольшое отклонение от идеала легко допустимо в большинстве систем связи и может повысить производительность, поэтому стандарт PROFIBUS определяет подобное несоответствие терминации.
На рис. 8 показаны результаты использования внутреннего согласующего резистора LTC2871 120 Ом для оконцовки 100 футов кабеля CAT5e по сравнению с тем же кабелем, но с 100-омной оконечной нагрузкой. Хотя внутренний терминатор не идеально подходит для кабеля 100 Ом, он почти не влияет на общий сигнал, за исключением небольшого увеличения амплитуды в начале принятого сигнала, что может улучшить производительность системы за счет увеличения перегрузки сигнала и запаса по шуму.
Нормальные отклонения в кабеле, шлейфы и неоднородности оказывают гораздо большее влияние на целостность сигнала. На рисунке также показан разрушительный эффект незавершенного соединения кабеля на приемном конце, где отражения существенно ухудшают сигнал.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure8.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 8’>
Рис. 8. Сигнал возбуждения по кабелю Cat5e с помощью LTC2871 и сравнение влияния сопротивления оконечной нагрузки. Кривые осциллографа вверху показывают дифференциальный сигнал на ведомом конце кабеля (Y–Z), а нижний набор кривых показывает дифференциальный сигнал, полученный после прохождения кабеля (A–B).
RS232 передаются по одному проводу относительно земли на уровнях, которые должны превышать 5 В и –5 В.
В микросхемы LTC2870 и LTC2871 встроены повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный и емкостный инвертор для выработки как положительного, так и отрицательного напряжения, используемого для поддержки этих уровней возбуждения при работе от одного источника питания 3–5,5 В. Единственными необходимыми внешними компонентами являются один индуктор 10 мкГн для повышения напряжения и один конденсатор 220 нФ для инвертирования напряжения, а также байпасные конденсаторы на генерируемом V9.Рельсы 0202 DD и V EE . На рис. 9 показана конфигурация LTC2870 или LTC2871 для типичного применения со всеми необходимыми внешними компонентами.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-in-a-single-device/figure9.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 9’>
Рис. 9. Типичные соединения питания с показанными внешними компонентами.
Два устройства LTC2870 или LTC2871 могут получать питание одновременно от внутреннего преобразователя постоянного тока в постоянное напряжение одного устройства, что уменьшает количество внешних компонентов. На рис. 10 показаны два LTC2870, два LTC2871 или по одному, каждый из которых использует один внутренний источник питания RS232.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure10.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 10’>
Рис. 10. Запуск двух LTC2870 или LTC2871 от одного общего преобразователя постоянного тока в постоянный.
Отдельный контакт питания логики V L позволяет LTC2870 и LTC2871 взаимодействовать с любыми логическими сигналами от 1,7 В до 5,5 В. Все логические входы/выходы используют V L в качестве источника высокого уровня.
Опционально V L можно привязать к V CC . На рис. 11 показаны LTC2870 или LTC2871, используемые с низковольтным микропроцессором.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure11.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 11’>
Рис. 11. Вывод V L обеспечивает низковольтный логический интерфейс.
Отказоустойчивая работа — это термин, используемый для описания того, как приемник реагирует на различные условия, большинство из которых являются неисправностями. Предсказуемая обработка ошибок важна для проектирования надежной системы. Приемники LTC2870 и LTC2871 выдают высокий выходной сигнал, называемый отказоустойчивым состоянием, в ответ на все следующие условия:
Все драйверы на шине отключены выходами с высоким импедансом. Это состояние на самом деле не является ошибкой; это нормальный режим работы в RS485. Некоторые приемники не могут поддерживать это сами по себе, но требуют сети резисторов для смещения дифференциальных сигналов на шине таким образом, чтобы приемник воспринимал это как высокий входной сигнал. LTC2870 и LTC2871 поддерживают эту функцию, не требуя сети смещения шины, независимо от того, нагружена ли шина или нет.
Опять же, резисторы смещения шины неэффективны в условиях короткого замыкания на шине.Многие современные приемники RS485 удовлетворяют требованиям отказоустойчивости, вводя отрицательное смещение в дифференциальный порог. Таким образом, всякий раз, когда шина закорочена или отключена, но отключена, входной сигнал приемника равен нулю, что интерпретируется как высокий уровень. Приемник в этом случае несбалансирован, поскольку порог несимметричен относительно нуля вольт — среднего значения дифференциального сигнала.
Несбалансированный приемник может привести к серьезным искажениям ширины импульса и рабочего цикла сигнала для слабых сигналов, возникающих при передаче по длинным кабелям.
В LTC2870 и LTC2871 используется балансный приемник с порогом нарастания 65 мВ и порогом спада –65 мВ для сигналов, проходящих через это окно менее чем за 2 мкс, как показано на рис. 12. Если дифференциальный сигнал задерживается в этом окне более 2 мкс положительный порог снижается до –40 мВ для поддержки всех режимов отказоустойчивой работы, как описано ранее.
Архитектура симметричного приемника позволяет осуществлять передачу по более длинным кабелям, чем несимметричный приемник, и предлагает дополнительное преимущество в виде превосходной помехоустойчивости благодаря широкому эффективному гистерезису дифференциального входного сигнала, составляющему 130 мВ для типичной связи.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure12.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 12’>
Рис. 12. (a) Входные пороговые характеристики приемника RS485 для быстро движущихся сигналов. (b) Измеренный сигнал 3 Мбит/с, передаваемый по кабелю CAT5e на 4000 футов. Top Traces: сигналы приемника после передачи по кабелю; Средняя трассировка: математика, показывающая разницу между двумя верхними сигналами; Нижняя кривая: выходной сигнал приемника с отличным рабочим циклом.
На рис.
12 показаны характеристики сбалансированного приемника LTC2871, в котором сигнал передается по кабелю CAT5e длиной 4000 футов со скоростью 3 Мбит/с. Несмотря на то, что пик дифференциального сигнала составляет чуть более ±100 мВ с медленными фронтами, на выходе поддерживается почти идеальный сигнал, а приемник почти не вносит искажений рабочего цикла.
RS485 могут быть подключены по 2-проводной полудуплексной конфигурации или по 4-проводной полнодуплексной конфигурации. В некоторых системах может потребоваться поддержка обоих интерфейсов. LTC2870 и LTC2871 обеспечивают гибкость «на лету» благодаря выводу H/F. Когда управление H/F находится на низком уровне, устройство находится в полнодуплексном режиме с выходами драйвера на контактах Y и Z, а входами приемника на контактах A и B. Если на выводе H/F высокий уровень, приемопередатчик RS485 переходит в полудуплексный режим, в котором приемник получает входные сигналы от выводов Y и Z.
Это работает без проблем с контролем завершения и не влияет на работу RS232. На рис. 13 показана упрощенная блок-схема, иллюстрирующая эту гибкость.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure13.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 13’>
Рис. 13. Управление полным и полудуплексным режимами RS485 в LTC2870.
LTC2870 и LTC2872 также имеют функцию логического замыкания на себя, которую можно использовать для диагностики и в качестве средства отладки. Режим обратной связи работает как для приемопередатчиков RS232, так и для приемопередатчиков RS485 и обеспечивает логический путь от входного контакта драйвера к соответствующему выходному контакту приемника. Драйвер и приемник не участвуют в петле; используются только логические буферы. Это позволяет выполнять диагностические тесты, не нарушая работу шины.
При желании шина может управляться во время замыкания на себя, просто включив соответствующий драйвер. На рис. 14 показана работа по шлейфу.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure14.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 14’>
Рис. 14. Логическое управление обратной связью в LTC2871. Loopback работает независимо от того, включены драйверы или нет.
Богатый набор функций LTC2870 и LTC2871 позволяет создавать приложения, создание которых в противном случае было бы затруднительным. Например, на рис. 15 показан приемник RS485 с мультиплексированными входами, использующий полудуплексный и полнодуплексный режимы управления.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure15.
jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 15’>
Рисунок 15. Приемник RS485 с мультиплексированными входами.
На рис. 16 показано, как объединить два устройства LTC2871 в тройной приемопередатчик RS232 с выбираемым линейным или логическим интерфейсом. Это приложение использует контакт Ch3, который выборочно отключает второй приемопередатчик RS232.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/multiprotocol-transceivers-combine-rs485-and -rs232-в-одном-устройстве/figure16.jpg?w=435 ‘ alt=’Рисунок 16’>
Рис. 16. Тройной приемопередатчик RS232 с выбираемым линейным интерфейсом (a) и логическим интерфейсом (b).
Если отключено, выходы драйвера и приемника не управляются, а вход приемника становится с высоким Z. Это позволяет подключать эти контакты к тем же контактам на другом устройстве, чей контакт Ch3 управляется комплементарным состоянием первого.
LTC2870 и LTC2871 — это гибкие многопротокольные приемопередатчики с напряжением от 3 В до 5,5 В, которые обмениваются данными с использованием сигналов RS485 и RS232 либо на общих контактах ввода-вывода (LTC2870), либо на отдельных контактах ввода-вывода (LTC2871). Встроенная выбираемая оконечная нагрузка и управление дуплексным режимом обеспечивают простую настройку с минимальным количеством внешних компонентов.
Примечания
1 Официально, TIA/EIA-485 и TIA/EIA-232
2 «Защищенные приемопередатчики RS485/RS422 3,3 В со встроенным переключаемым терминатором», С. Танге, Р. Шулер, LT Magazine , март 2007 г.
Стивен Танге
Стивен Танге (Steven Tanghe) — менеджер по проектированию в компании Analog Devices, базирующейся в Берлингтоне, штат Вермонт. У него есть докторская степень.