RS-485 интерфейс обмена данными

RS-485 (Recommended Standard 485) - это стандарт последовательного интерфейса

Интерфейс RS-485 - это стандарт для последовательной обмена данными, который широко используется в промышленности и автоматизации. Он представляет собой симметричный интерфейс, который позволяет передавать данные на дальние расстояния (до 1200 метров) и подключать несколько устройств к одной линии связи.

Стандарт RS-485, также известный как EIA-485 (Electronic Industries Alliance), представляет собой спецификацию для последовательного интерфейса, который используется для обмена данными между устройствами по дифференциальным линиям связи.

Особенности интерфейса RS-485:

1. Двунаправленность: RS-485 поддерживает двунаправленную передачу данных, что означает, что устройства могут как отправлять, так и принимать данные по одной и той же линии связи.

2. Множественные устройства: На одной линии RS-485 можно подключить несколько устройств, каждое из которых имеет свой уникальный адрес, что позволяет общаться с конкретными устройствами на линии.

3. Симметричная передача: В RS-485 используется дифференциальная передача данных, что повышает устойчивость к помехам и позволяет передавать данные на большие расстояния без существенной потери сигнала.

4. Скорость обмена данными: RS-485 поддерживает различные скорости передачи данных, что делает его гибким для различных приложений, начиная от низких скоростей в несколько кбит/с (до 10 кбит/с) и заканчивая высокими скоростями до нескольких Мбит/с (до 10 Мбит/с).

5. Характеристики линии: RS-485 использует сбалансированную линию связи, что делает его устойчивым к помехам и позволяет использовать различные типы кабелей, включая витую пару.

6. Напряжение сигнала: Стандарт определяет диапазон напряжений для логических уровней, которые обычно составляют от -7 до +12 В. Однако, реализации могут варьироваться, и некоторые могут использовать другие диапазоны напряжений.

7. Низкое энергопотребление: RS-485 является относительно энергоэффективным интерфейсом, что позволяет использовать его в приложениях, где важна экономия энергии.

Эти особенности делают интерфейс RS-485 популярным выбором для промышленных систем автоматизации, контроля доступа, систем безопасности, систем управления зданием и других приложений, где требуется надежная передача данных на дальние расстояния.

Данный стандарт представляет собой наиболее распространённый интерфейс связи в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП). Соединение осуществляется по двухпроводной схеме (линии A и B). 

Режим передачи осуществляется посредством дифференциальных сигналов:

• Логическая единица: (A-B) > +200 мВ;
• Логический ноль: (A-B) < -200 мВ.

Принцип работы – модель master/slave.

Функциональные возможности интерфейса включают:

•  подключение до 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети;
•  максимальную длину одного сегмента сети до 1200 метров (при скорости передачи 62,5 кбит/с);
•  активность только одного передатчика в любой момент времени;
•  возможность организации сети с числом узлов до 256, включая использование повторителей.

Осциллограмма реального обмена

На представленной ниже осциллограмме зафиксирован процесс реального сбора данных (запрос и начало ответа) между двумя контроллерами через интерфейс RS-485 (цепь A относительно цепи B). На осциллограмме обозначены ключевые моменты:

1. Активация передатчика ведущего контроллера. После включения выдерживается пауза.
2. Начало передачи данных – стартовый бит первого фрейма (фреймы аналогичны стандарту RS-232: стартовый бит, биты данных, бит паритета, стоповый бит).
3. Окончание передачи данных – стоповый бит последнего фрейма.
4. Деактивация передатчика.
5. Активация передатчика ведомого контроллера.

Смещение сигнала

Как видно на представленной осциллограмме, в отсутствие передаваемого сигнала на сигнальных линиях наблюдается небольшое смещение. Данное смещение необходимо для предотвращения ложных срабатываний приёмников.

Основные недостатки интерфейса:

• ограниченная пропускная способность;
• относительно небольшая дальность связи;
• даже при использовании повторителей устойчивость соединения не всегда гарантирована.

Связанные статьи: Последовательный интерфейс сбора данных RS-232, Последовательный интерфейс RS-485