Отже, RS-485 це просто?

① Диференціальні сигнали

-Прокладання кабелів на великій відстані призводить до ослаблення сигналу та збільшує ймовірність шуму та перешкод. Це проявляється у вигляді зміни амплітуди напруги на кабелях A і B. Однак перевага використання диференціальних ліній полягає в тому, що віднімання різниці між двома сигналами скасовує перешкоди, дозволяючи виводити нормальний сигнал. Здатність диференціального приймача ігнорувати ідентичні напруги на обох сигнальних лініях називається відхиленням загального-режиму.

Стандарт визначає, що логічний 1 становить від +2V до +6V, а логічний 0 становить від -6V до -2V.

RS-485 не вимагає певної напруги шини; він враховує лише мінімальну диференціальну напругу. За більшої довжини кабелю напруга, яку отримує приймач, може впасти до +/- 200 мВ, що все ще цілком прийнятно для RS-485 — це одна з переваг RS-485.

Багато трансиверів відповідають або навіть перевищують стандарт TIA/EIA-485A; однак у практичних застосуваннях задані параметри пристрою мають перевагу. Наприклад, мінімальний негативний вхідний поріг для певного трансивера становить -200 мВ.

② Визначення сигналів

Багато перетворювачів RS-485 сьогодні сумісні з RS-422, тому на цих перетворювачах часто можна побачити сигнали, помічені T/R+ і T/R-, які відповідають A+ і B- RS-485.

③ Топологія

RS-485 підтримує дво- та чотири-дротові конфігурації. Конфігурація з чотирма-дротами обмежується зв’язком «точка--точка» і сьогодні використовується рідко; двопровідна конфігурація використовується частіше. У цій конфігурації використовується топологія шини, що дозволяє підключати до 32 вузлів на одній шині.

Як і I²C, шина RS-485 працює в режимі головного-підлеглого. Він підтримує як один-підлеглий режим, так і багато-підлеглий режим, але не підтримує режим кількох головних.

Трансивер RS-485

RS-485 використовує диференціальну передачу. Якщо ви хочете керувати пристроєм RS-485 за допомогою мікроконтролера, вам знадобиться трансивер, подібний до шини CAN. На наступній діаграмі показано MCU, що керує пристроєм RS-485.

Усередині трансивера є приймач (верхня половина) і передавач (нижня половина). Нижче наведено коротке пояснення того, як працює трансивер, щоб допомогти вам зрозуміти, як MCU спілкується з пристроєм 485.

Для передавача таблиця істинності виглядає наступним чином:

1. Коли висновок DE дозволу драйвера знаходиться на логічному високому рівні, диференціальні виходи A і B відповідають логічному стану на вході даних D. Логічний високий рівень на D призводить до того, що A стає високим, а B - низьким. У цьому випадку диференціальна вихідна напруга, визначена як VOD=VA – VB, є позитивною. Коли D є низьким, вихідний стан інвертується: B стає високим, а A стає низьким, і VOD є негативним.

2. Коли DE низький, обидва виходи стають високими-імпедансами. У цьому випадку логічний стан у D не має значення.

Наступна таблиця істинності застосовується до приймача:

1. Коли контакт дозволу (RE) приймача знаходиться на низькому логічному рівні, приймач активується. Коли диференціальна вхідна напруга, визначена як VID=VA – VB, додатна і перевищує позитивний вхідний поріг VIT+, вихід R приймача стає високим. Коли VID є негативним і нижчим за негативний вхідний поріг VIT-, вихід R приймача стає низьким. Якщо VID знаходиться між VIT+ і VIT-, результат буде невизначеним.

2. Коли RE є логічним високим або плаваючим, вихід приймача має високий імпеданс, незалежно від величини або полярності VID.

Канал передачі даних RS-485

Після обговорення принципів роботи трансивера RS-485 вище, ми коротко опишемо канал передачі даних RS-485. Ви можете спочатку поглянути на простий для розуміння формат кадру протоколу UART.

Загальні схеми RS-485

Ось поширена схема RS-485, яку я знайшов в Інтернеті. Слід звернути увагу на два моменти:

1. Сигнали дозволу RE і DE можна контролювати за допомогою одного GPIO для економії ресурсів. Коли GPIO25 видає високий рівень, RE і DE становлять 0 В, і пристрій переходить в режим прийому; коли GPIO25 видає низький рівень, RE і DE становлять 3,3 В, і пристрій переходить у режим передачі.

2. У деяких схемах підтягуючий{1}}резистор додається до висновку A, а підтягувальний{2}}резистор — до контакту B. Основна причина цього полягає в тому, що коли шина RS-485 перебуває в стані очікування, рівень напруги не є фіксованим-, тобто коливається від -200 мВ до +200 мВ, і трансивер може виведення високого або низького рівня. UART має підтримувати високий рівень під час простою; якщо трансивер видає низький рівень у цей час, UART інтерпретує це як стартовий біт, що може спричинити помилки зв’язку. Конкретні значення R_u і R_d тут детально не обговорюватимуться; У майбутньому планую написати детальну статтю на цю тему.