Quel est le concept de l'interface RS485 en premier ?
En bref, il s'agit d'une norme pour les caractéristiques électriques, définie par la Telecommunications Industry Association et l'Electronic Industries Alliance. Le réseau de communication numérique utilisant cette norme peut transmettre efficacement des signaux sur de longues distances et dans des environnements à bruit électronique élevé. RS-485 permet de configurer des réseaux locaux à faible coût et des liaisons de communication multibranches.
Le RS485 dispose de deux types de câblage : un système à deux fils et un système à quatre fils. Le système à quatre fils ne peut réaliser qu’une communication point à point et est rarement utilisé aujourd’hui. Actuellement, la méthode de câblage du système à deux fils est principalement utilisée.
Dans l'ingénierie à courant faible, la communication RS485 adopte généralement une méthode de communication maître-esclave, c'est-à-dire un hôte avec plusieurs esclaves.
Si vous avez une compréhension approfondie du RS485, vous constaterez qu'il contient en effet beaucoup de connaissances. Par conséquent, nous choisirons quelques problèmes que nous considérons habituellement dans le domaine de l’électricité faible pour que chacun puisse les apprendre et les comprendre.
Règlements électriques RS-485
En raison du développement du RS-485 à partir du RS-422, de nombreuses réglementations électriques du RS-485 sont similaires à celles du RS-422. Si une transmission équilibrée est adoptée, des résistances de terminaison doivent être connectées à la ligne de transmission. RS-485 peut adopter des méthodes à deux fils et à quatre fils, et le système à deux fils peut réaliser une véritable communication bidirectionnelle multipoint, comme le montre la figure 6.
Lorsque vous utilisez une connexion à quatre fils, comme RS-422, vous ne pouvez réaliser qu'une communication point à point, c'est-à-dire qu'il ne peut y avoir qu'un seul appareil maître et les autres sont des appareils esclaves. Cependant, il présente des améliorations par rapport au RS-422 et peut connecter 32 appareils supplémentaires sur le bus, quelle que soit la méthode de connexion à quatre ou deux fils.
La tension de sortie en mode commun RS-485 est comprise entre -7 V et + 12 V, et l'impédance d'entrée minimale du récepteur RS-485 est de 12 K ; le pilote RS-485 peut être appliqué dans les réseaux RS-422. Le RS-485, comme le RS-422, a une distance de transmission maximale d'environ 1 219 mètres et un débit de transmission maximal de 10 Mb/s. La longueur de la paire torsadée équilibrée est inversement proportionnelle au taux de transmission, et la longueur maximale de câble spécifiée ne peut être utilisée que lorsque la vitesse est inférieure à 100 Ko/s. Le taux de transmission le plus élevé ne peut être atteint que sur une très courte distance. Généralement, le débit de transmission maximum d’une paire torsadée de 100 mètres de long n’est que de 1 Mb/s. RS-485 nécessite deux résistances de terminaison avec une valeur de résistance égale à l'impédance caractéristique du câble de transmission. Lors de la transmission à une distance rectangulaire, il n'est pas nécessaire d'avoir une résistance de terminaison, qui n'est généralement pas nécessaire en dessous de 300 mètres. La résistance de terminaison est connectée aux deux extrémités du bus de transmission.
Points clés pour l'installation réseau de RS-422 et RS-485
Le RS-422 peut prendre en charge 10 nœuds, tandis que le RS-485 prend en charge 32 nœuds, de sorte que plusieurs nœuds forment un réseau. La topologie du réseau adopte généralement une structure de bus adaptée aux terminaux et ne prend pas en charge les réseaux en anneau ou en étoile. Lors de la construction d'un réseau, les points suivants doivent être pris en compte :
1. Utilisez un câble à paire torsadée comme bus et connectez chaque nœud en série. La longueur de la ligne sortante du bus vers chaque nœud doit être aussi courte que possible pour minimiser l'impact du signal réfléchi dans la ligne sortante sur le signal du bus.
2. Une attention particulière doit être portée à la continuité de l'impédance caractéristique du bus et la réflexion du signal se produira lors de la classification des discontinuités d'impédance. Les situations suivantes peuvent facilement conduire à cette discontinuité : différentes sections du bus utilisent des câbles différents, ou il y a trop d'émetteurs-récepteurs installés à proximité les uns des autres sur une certaine section du bus, ou des lignes de dérivation trop longues sont amenées au bus.
En bref, un seul canal de signal continu devrait être fourni comme bus.
Comment prendre en compte la longueur du câble de transmission lors de l'utilisation de l'interface RS485 ?
Réponse : Lors de l'utilisation de l'interface RS485, la longueur maximale du câble autorisée pour la transmission du signal de données du générateur à la charge sur une ligne de transmission spécifique est fonction du débit du signal de données, qui est principalement limité par la distorsion du signal et le bruit. La courbe de relation entre la longueur maximale du câble et le débit du signal illustrée dans la figure suivante est obtenue en utilisant un câble téléphonique à paire torsadée à âme en cuivre de 24 AWG (avec un diamètre de fil de 0,51 mm), avec une capacité de dérivation ligne à ligne de 52,5 PF/M, et une résistance de charge terminale de 100 ohms.
Lorsque le débit du signal de données descend en dessous de 90 Kbit/S, en supposant une perte de signal maximale autorisée de 6 dBV, la longueur du câble est limitée à 1 200 M. En fait, la courbe de la figure est très conservatrice et, dans la pratique, il est possible d'obtenir une longueur de câble supérieure à celle-ci.
Lors de l'utilisation de câbles avec des diamètres de fils différents. La longueur maximale de câble obtenue est différente. Par exemple, lorsque le débit du signal de données est de 600 Kbit/S et qu'un câble 24AWG est utilisé, il ressort de la figure que la longueur maximale du câble est de 200 m. Si un câble 19AWG (avec un diamètre de fil de 0,91 mm) est utilisé, la longueur du câble peut être supérieure à 200 m ; Si un câble 28AWG (avec un diamètre de fil de 0,32 mm) est utilisé, la longueur du câble ne peut être inférieure à 200 m.
Comment réaliser une communication multipoint de RS-485 ?
Réponse : Un seul émetteur peut envoyer sur le bus RS-485 à tout moment. Mode semi-duplex, avec un seul maître-esclave. Mode duplex intégral, la station maître peut toujours envoyer et la station esclave ne peut avoir qu'une seule émission. (Contrôlé par et DE)
Dans quelles conditions la correspondance des terminaux doit-elle être utilisée pour la communication avec l'interface RS-485 ? Comment déterminer la valeur de la résistance ? Comment configurer les résistances d'adaptation des bornes ?
Réponse : Lors de la transmission de signaux longue distance, il est généralement nécessaire de connecter une résistance d'adaptation terminale à l'extrémité de réception pour éviter la réflexion et l'écho du signal. La valeur de résistance d'adaptation des bornes dépend des caractéristiques d'impédance du câble et est indépendante de la longueur du câble.
Le RS-485 utilise généralement des connexions à paires torsadées (blindées ou non blindées), avec une résistance aux bornes généralement comprise entre 100 et 140 Ω, avec une valeur typique de 120 Ω. Dans la configuration réelle, une résistance terminale est connectée à chacun des deux nœuds terminaux du câble, le plus proche et le plus éloigné, tandis que le nœud du milieu ne peut pas être connecté à la résistance terminale, sinon des erreurs de communication se produiront.
Pourquoi l'interface RS-485 émet-elle toujours des données depuis le récepteur lorsque la communication est arrêtée ?
Réponse : Étant donné que RS-485 nécessite que tous les signaux de commande d'autorisation de transmission soient désactivés et que l'autorisation de réception soit valide après l'envoi des données, le pilote de bus entre dans un état de résistance élevée et le récepteur peut surveiller s'il y a de nouvelles données de communication sur le bus.
À ce moment, le bus est dans un état de commande passif (si le bus a une résistance d'adaptation aux bornes, le niveau différentiel des lignes A et B est 0, la sortie du récepteur est incertaine et il est sensible au changement du signal différentiel sur ligne AB ; s'il n'y a pas de correspondance de borne, le bus est dans un état de haute impédance et la sortie du récepteur est incertaine), il est donc vulnérable aux interférences sonores externes. Lorsque la tension de bruit dépasse le seuil du signal d'entrée (valeur typique ± 200 mV), le récepteur émet des données, ce qui entraîne la réception de données invalides par l'UART correspondant, provoquant des erreurs de communication normales ultérieures ; Une autre situation peut se produire au moment où la commande d'activation de la transmission est activée/désactivée, provoquant l'émission d'un signal par le récepteur, ce qui peut également entraîner une réception incorrecte de l'UART. Solution:
1) Sur le bus de communication, la méthode consistant à tirer vers le haut (ligne A) à la même extrémité d'entrée de phase et à tirer vers le bas (ligne B) à l'extrémité d'entrée de phase opposée est utilisée pour bloquer le bus, en garantissant que la sortie du récepteur est à un niveau "1" fixe ; 2) Remplacez le circuit d'interface par des produits d'interface de la série MAX308x avec mode de prévention des pannes intégré ; 3) L'élimination via des moyens logiciels, c'est-à-dire l'ajout de 2 à 5 octets de synchronisation initiale dans le paquet de données de communication, n'est possible que lorsque l'en-tête de synchronisation est satisfait, que la véritable communication de données peut commencer.
Atténuation du signal RS-485 dans les câbles de communication
Le deuxième facteur qui affecte la transmission du signal est l’atténuation du signal lors de la transmission par câble. Un câble de transmission peut être considéré comme un circuit équivalent composé d'une combinaison de capacité distribuée, d'inductance distribuée et de résistance.
La capacité distribuée C d'un câble est principalement générée par deux fils parallèles d'une paire torsadée. La résistance du fil a ici peu d’effet sur le signal et peut être ignorée.
L'influence de la capacité distribuée sur les performances de transmission du bus RS-485
La capacité distribuée d'un câble est principalement générée par deux fils parallèles d'une paire torsadée. De plus, il existe également une capacité distribuée entre le fil et la terre qui, bien que très petite, ne peut être ignorée dans l'analyse. L'impact de la capacité distribuée sur les performances de transmission du bus est principalement dû à la transmission de signaux fondamentaux sur le bus, qui ne peuvent être exprimés que de manière « 1 » et « 0 ». Dans un octet spécial, tel que 0x01, le signal « 0 » permet un temps de charge suffisant pour le condensateur distribué. Cependant, lorsque le signal "1" arrive, en raison de la charge dans le condensateur distribué, il n'y a pas de temps pour se décharger et (Vin+) - (Vin -) - est toujours supérieur à 200 mV. Il en résulte que le récepteur croit à tort qu'il s'agit de « 0 », ce qui conduit finalement à des erreurs de vérification CRC et à l'erreur de transmission de la totalité de la trame de données.
En raison de l'influence de la distribution sur le bus, des erreurs de transmission de données se produisent, entraînant une diminution des performances globales du réseau. Il existe deux manières de résoudre ce problème :
(1) Réduire le Baud de transmission de données ;
(2) Utilisez des câbles avec de petits condensateurs distribués pour améliorer la qualité des lignes de transmission.
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Heure de publication : 06 juillet 2023