Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

2 1 Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси

770 views

Published on

Відкритий лекційний курс "Промислові мережі та інтеграційні технології" 2.1. Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси https://www.youtube.com/watch?v=QbC0KNzl784

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

2 1 Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси

  1. 1. Промислові мережі та інтеграційні технології Стандартні асинхронні послідовні інтерфейси реєстрація fieldbus_book@ukr.net автор і лектор: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net) зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 1
  2. 2. RS-232. Призначення 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 2 RS-232 нуль модем DTE DTE в RS-232 DTE DTEDCE DCE RS-232лініѐа RS-232 ПК1 Модем1 RS-232 ПК2 C O M C O M Модем2телефонна лініѐ б З’юднаннѐ за допомогоя RS-232: а – схема з’юднаннѐ DTE з використаннѐм DCE; б – приклад з’юднаннѐ двох ПК (ѐк DTE) через модем (ѐк DCE); в – схема з’юднаннѐ двох DTE без DCE (нуль-модемний зв’ѐзок)
  3. 3. RS-232. Мінімальний нуль-модемний зв'язок 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 3 G R R G TD RD TDRD SG TXD RXD TXDRXD SGUART 1010110110101101 Processor 1010110110101101 UART Processor 10101101 101011011010110110101101 RS-232 RS-232 - мінімум 3 проводи; - дуплексний зв'язок; - максимум 2 пристрої; - до 15 м ( більше не гарантовано, залежить від кабелю); - на ПК гальванічно не ізольований (при підключенні один з пристроїв повинен бути відключений ); - бітова швидкість до 115200 біт/с;
  4. 4. RS-232. Асиметрична (unbalanced) передача 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 4 G R R G TD RD TDRD SG TXD RXD TXDRXD SG UART 1010110110101101 Processor 1010110110101101 UART Processor 10101101 101011011010110110101101 RS-232 RS-232 - дуже чутливий до завад (не промисловий)
  5. 5. Асиметрична (unbalanced) передача 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 5 "Поскольку напрѐжение батарейки не изменѐетсѐ, то при возрастании напрѐжениѐ zAi1 или zBi1 напрѐжение на лампочке должно понизитьсѐ. То-есть лябое изменение падений напрѐжений на этих импедансах или балке влиѐет на напрѐжение, поступаящее на лампочку. В этом суть главного недостатка однопроводной (нессиметричной) схемы передачи сигналов: опорные напрѐжениѐ должны совпадать… но между лябыми двумѐ точками слоѐ земли (или слоѐ питаниѐ) имеетсѐ напрѐжениѐ шумов… если опорные напрѐжениѐ на передатчике и приемнике сильно отличаетсѐ, однопроводнаѐ схема становитсѐ неработоспособной" http://www.williamspublishing.com/PDF/5-8459-0824-8/part.pdf
  6. 6. Асиметрична (unbalanced) передача 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 6
  7. 7. Роз'єми D-sub 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 7 В принѐтой этой фирмой системе обозначений буква D обозначает вся серия разъёмов D-sub, а втораѐ буква используетсѐ длѐ указаниѐ размера разъёма, исходѐ из числа стандартных контактов, которые могут разместитьсѐ внутри D- образного экрана (A = 15 контактов, B = 25, C = 37, D = 50, E = 9), далее следует число фактически используемых контактов, и буква, обозначаящаѐ «пол» разъёма: M — male («папа»), F — female («мама»), P — plug (штепсель/«папа»), S — socket (розетка/«мама»). Например, DB25M означает разъём D-sub с экраном, вмещаящим 25 контактов и фактическим числом контактов, равным 25. Вероѐтно потому, что в оригинальном ПК как длѐ параллельного, так и длѐ последовательного портов использовались разъёмы DB-25, многие, не понимаѐ, что «B» в данном случае означает размер экрана, стали сам разъём D- sub называть DB, вместо того, чтобы использовать обозначениѐ «DA», «DC» или «DE». Когда длѐ последовательного порта стали использовать 9-штырьковые разъёмы, их начали называть DB9 вместо DE9. Сейчас достаточно распространено, что разъёмы DE9 продаятсѐ, как DB9. Под DB9 в современном мире почти всегда подразумеваят 9-штырьковый разъём с размером экрана Е. https://ru.wikipedia.org/wiki/D-sub
  8. 8. Сигнал DB-25 DE-9 Призначеннѐ PG 1 - Захисна землѐ (Protected Ground). З’юднуютьсѐ з корпусом пристроя і екраном кабеля. SG 7 5 Сигнальна землѐ (Signal Ground), відносно неї діять лінії сигналів. TD(TxD) 2 3 OUT Вихід передавача (Transmit Data). RD(RxD) 3 2 IN Вхід приймача (Receive Data). RTS 4 7 OUT Запит дозволу на передачу (Request To Send). "Вкл" означаю наѐвність даних у комп’ятера длѐ передачі. При напівдуплексі – перемиканнѐ модему в режим передачі. CTS 5 8 IN Готовність передачі (Clear To Send). "Відкл" - модем заборонѐю комп’ятеру передавати йому дані. DTR 20 4 OUT Готовність DTE (Data Set Ready). "Вкл" - комп’ятер готовий до роботи з модемом. DSR 6 6 IN Готовність DCE (Data Terminal Ready). "Вкл" - модем готовий до роботи з комп’ятером. DCD 8 1 IN Виѐвленнѐ несучої (Data Carried Detected). "Відкл" модем сигналізую про сигнал поганої ѐкості RI 22 9 IN Сигнал виклику (Ring Indicator). "Вкл" – модем отримав сигнал виклику (дзвінок на телефонній лінії) RS-232. Повний перелік сигналів 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 8
  9. 9. RS-232. Управління потоком даних (Flow Control) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 9 RTS->CTS TXD->RXD (або DTR/DSR) 1. Апаратне управління потоком 2. Програмне XON/XOFF (XON - 11hex, XOFF – 13hex)
  10. 10. RS-232. Summary 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 10 Навіщо це знати? - перевірка працездатності трансиверів; - перевірка вірності підкляченнѐ;
  11. 11. RS-422. Симетричний передавач/приймач 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 11
  12. 12. RS-422. Властивості 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 12 - диференційний трансивер: менш чутливий до завад, не формую ЕМ завади; - дуплекс: передавач ніколи не відклячаютьсѐ, побудова шини неможлива; - 5-ти або 4-х провідна схема підкляченнѐ; - 1 передавач і до 10 приймачів; - бітова швидкість до 10 мбіт/с (при малих відстанѐх); - довжина лінії зв'ѐзку до 1200 м (при бітових швидкостѐх до 20 кбіт/с); - середовище передачі – екранована вита пара; - на довгих лініѐх (напр. >200 м при 20 кбіт/с) на кінцѐх лінії потрібні термінатори лінії (наприклад резистори з опором рівним характерист. хвильовому опору кабеля )
  13. 13. RS-422. Summary 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 13
  14. 14. RS-485 (EIA/TIA 485). Додатковий сигнал керування передавачем 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 14 http://iocards.ru/index.php?section=articles&art=RS485intro#null - електрично сумісний з RS-422; - додатковий сигнал на трансивер: вкляченнѐ/відкляченнѐ передавача (DE) та приймача (RE)– можливість напівдуплексу, а отже використаннѐ шинних топологій; http://www.bb-elec.com/Learning-Center/All-White-Papers/Serial/RS-422-and-RS-485- Applications-eBook/RS-422-RS-485-eBook-graphics-embedded.pdf
  15. 15. RS-485 (EIA/TIA 485). 3-х провідна схема з'єднань 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 15 - один передавач розрахований на 32 приймача опором 12 кОм + 2 резистора 120 Ом підкляч паралельно (сумарно >54 Ом); - типова схема – 3-х провідна або 2-х провідна;
  16. 16. RS-485 (EIA/TIA 485). 5-ти провідна схема з'єднань 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 16 - можливість дуплексного обміну між Master-Slave (ѐкщо підтримуютьсѐ протоколом та інтерфейсом) - дві виті пари замість одної - тільки длѐ Master-Slave типів обміну
  17. 17. RS-485 (EIA/TIA 485). Залежність відстані та швидкості 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 17
  18. 18. RS-485 (EIA/TIA 485). A/B vs B/A 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 18 - полѐрності A і B у всіх виробників РІЗНІ, тому з'юднуйте «+» с «+» та «-» з «-» замість «А» з «А» та «В» з «В». - інколи використовуятьсѐ маркуваннѐ Data+ та Data-, D0(-) та D1(+) – RS485 длѐ Modbus Если напрѐжение на выходе "A" драйвера ѐвлѐетсѐ отрицательным по отношения к напрѐжения на выходе "B", то линиѐ находитсѐ в состоѐнии логической единицы ("MARK" или "OFF"). Если напрѐжение на выходе "A" драйвера ѐвлѐетсѐ положительным по отношения к напрѐжения на выходе "B", то линиѐ находитсѐ в состоѐнии логического нулѐ ("SPACE" или "ON"). http://iocards.ru/index.php?section=articles&art=RS485intro#null RO — Receiver Output — Выход приемника. Если А >B на 200mV RO=1, если А <B на 200mV RO=0. http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/_rtcs/maxim_rs485-2.htm
  19. 19. RS-485 (EIA/TIA 485). Термінатори лінії (схеми узгодження) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 19 - ставлѐтьсѐ на обидвох кінцѐх шини; - ~ до 200 м не обов'ѐзково; - ѐк правило Rt= характеристичному імпедансу кабеля (рекомендуютьсѐ 120 Ом); - додатково використовуять конденсатори длѐ зменшеннѐ навантаженнѐ на передавчі і живленнѐ полѐризації без термінаторів з термінаторами
  20. 20. RS-485 (EIA/TIA 485). Реалізації шини 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 20 на швидкостѐх < 19200 біт/с дозволѐятьсѐ відгалуженнѐ від шини порѐдку 1 м, великі відгалуженнѐ не дозволѐятьсѐ – порушуютьсѐ топологіѐ , можливі відбиттѐ з спотвореннѐм сигналу
  21. 21. RS-485 (EIA/TIA 485). Помилки підключення (невірне підключення термінаторів) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 21 без термінаторів з термінаторами невірно-розташований термінатор вірно-розташований термінатор
  22. 22. RS-485 (EIA/TIA 485). Помилки підключення (довгі відгалуження) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 22 відгалуженнѐ = 3 м без відгалуженнѐ
  23. 23. RS-485 (EIA/TIA 485). Поляризація (захисне зміщення) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 23 - при відсутності передачі – усі передатчики відклячені; - 0 В на вході приймача може по різному інтерпретуватисѐ; мінімальні паразитні завади можуть змістити лінія в стан лог."0" – стартовий біт; - потрібне захисне зміщеннѐ: живленнѐ + резистори зміщеннѐ (наз. PullUP на "+", PullDown на "-") длѐ полѐризації лінії в стані лог."1" при відсутності передачі; - полѐризаціѐ в різних мережах на базі RS-485 реалізована по різному: централізовано (Modbus RTU/ASCII), розподілено (UNITELWAY), в двох кінцевих точках (Profibus DP); - різні вузли по різному реагуять на відсутність полѐризації; - інколи полѐризація треба робити самостійно;
  24. 24. RS-485 (EIA/TIA 485). Summary 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 24 http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/power.htm http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm http://www.cta.ru/pdf/1997-3/note1_1997_3.pdf http://iocards.ru/index.php?section=articles&art=RS485intro#null http://www.bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx http://www.bb-elec.com/Learning-Center/All-White-Papers/Serial/RS-422-and-RS- 485-Applications-eBook/RS-422-RS-485-eBook-graphics-embedded.pdf
  25. 25. RS-485 (EIA/TIA 485). Репітери (повторювачі) 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 25 - ставлѐтьсѐ на довгих лініѐх (>1000 м), або великій кількості пристроїв (>32 при 12кОм), або за необхідності великих відгалужень; - репітер – два трансивера, з'юднаних між собоя, гальванічно розв'ѐзані ; - вносѐть додаткові затримки в передачу сигналу, зв'ѐзані з управліннѐм DE;
  26. 26. RS-485 (EIA/TIA 485). Репітери – варіанти керування DE 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 26
  27. 27. Стандартні інтерфейси. Порівняння 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 27 Назва, стандарт EIA RS-232C EIA RS-422A EIA/TIA-485, RS-485 20 мА „струмова петля”,CL, ИРПС, Тип сигналу Напруга, асиметричний Напруга, диференційний симетричний Напруга, диференційний симетричний струм Режим з’єднання дуплекс дуплекс напівдуплекс, дуплекс дуплекс Максимальна кількість передавачі/приймачів 1/1 1/10 32/32 (при опорі приймачів 12кОм) 1/1 у багаточкових схемах залежно від реалізації Максимальна відстань (приблизно) 20 м 1200 м 1200 м декілька км Максимальна бітова швидкість (приблизно) 115200 біт/с 10 Мбіт/с 10 Мбіт/с 1 Мбіт/с
  28. 28. Перетворювачі інтерфейсів. USB<->RS232, RS232<->RS-485, USB<->RS485 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 28 - длѐ сумісності інтерфейсів - RS232<->RS485 та USB<->RS485 потребуять управліннѐ передавачем (DE); - різноманітні алгоритми керуваннѐ DE ( наприклад RTS або автоматично); не знаннѐ алгоритму часто приводить до непрацездатної схеми ! - USB<->RS232 і USB<->RS485 видимі в ПК ѐк СОМ-порти;
  29. 29. Перетворювачі інтерфейсів. RS232<->RS-485 Приклад керування RTSом 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 29
  30. 30. Приклади конфігурування інтерфейсів пристроїв 16.03.2015 NET - serial line pupena_san@ukr.net 30

×