Интерфейс rs485

Интерфейс RS-485 (другое название - EIA/TIA-485) - один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень - это канал связи и способ передачи сигнала.

Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары - двух скрученных проводов. В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам. Причем по одному проводу (условно A) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно B) - его инверсная копия. Другими словами, если на одном проводе "1", то на другом "0" и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при "1" она положительна, при "0" - отрицательна.

Рисунок - Принцип дифференциальной (балансной) передачи данных

Именно этой разностью потенциалов и передается сигнал. Такой способ передачи обеспечивает высокую устойчивость к синфазной помехе. Синфазной называют помеху, действующую на оба провода линии одинаково. К примеру, электромагнитная волна, проходя через участок линии связи, наводит в обоих проводах потенциал. Если сигнал передается потенциалом в одном проводе относительно общего, как в RS-232, то наводка на этот провод может исказить сигнал относительно хорошо поглощающего наводки общего ("земли"). Кроме того, на сопротивлении длинного общего провода будет падать разность потенциалов земель - дополнительный источник искажений. А при дифференциальной передаче искажения не происходит. В самом деле, если два провода пролегают близко друг к другу, да еще перевиты, то наводка на оба провода одинакова. Потенциал в обоих одинаково нагруженных проводах изменяется одинаково, при этом информативная разность потенциалов остается без изменений.

В качестве линии связи используется экранированная витая пара с волновым сопротивлением ≈120 Ом. Для защиты от помех экран (оплетка) витой пары заземляется в любой точке, но только один раз: это исключает протекание больших токов по экрану из-за неравенства потенциалов “земли”. Выбор точки, в которой следует заземлять кабель, не регламентируется стандартом, но, как правило, экран линии связи заземляют на одном из ее концов.

Устройства к сети RS-485 подключаются последовательно, с соблюдением полярности контактов A и B:

Как видно из рисунка, длинные ответвления (шлейфы) от магистрали до периферийных устройств не допускаются. Стандарт исходит из предположения, что длина шлейфа равна нулю, но на практике этого достичь невозможно (небольшой шлейф всегда имеется внутри любого периферийного устройства: от клеммы до микросхемы приемопередатчика).

Максимальная скорость связи по спецификации RS-485 может достигать 10 Мбод/сек. Максимальное расстояние - 1200 м. Если необходимо организовать связь на расстоянии большем 1200 м или подключить больше устройств, чем допускает нагрузочная способность передатчика - применяют специальные повторители (репитеры).

Таблица 1 – Основные параметры последовательных интерфейсов

Параметр	USB	RS-232C	RS-485
Пропускная способность, Мбит/с (Мб/с)	1,5 (0,1875); 12 (1,5); 480 (60)	0,1	10
Уровни сигналов	(1) 3,0 В (0) 0,0 В	(1)+3  +15В (0)-3  -15В	(1) 20 мА (0) 0 мА
Эффективность передачи	0,986	0,63	0,63
Кодирование	NRZI	ASCII NRZ	ASCII
Защита от ошибок передачи	CRC	Программно	Программно
Защита от повреждений сети	-	-	-
Количество повторов при ошибке передачи	3	Программно	Программно
Длина соединительного кабеля, м	5	15	1200
Количество сегментов кабеля	6	1
Тип кабеля	Витая пара + питание, земля.	9 проводной кабель	Витая пара
Максимальное количество подключенных устройств	127	1	32
Максимальное количество узлов в сети	127	1	250
Топология	Многоуровневая звезда	-	Многоуровневая звезда
Максимальный ток потребления устройства, мА	500	20	250
Напряжение по шине, В	5	-	-
Параметр	USB	RS-232C	RS-485
Макс. мощность питания по шине, Вт	2,5	-	-
Стоимость - сложность построения интерфейса	3	1	1
Распространенность	Медленная периферия.	Периферия	Удаленная периферия
Возможность горячего подключения	Да	Нет	Нет
Гальваническая развязка	Нет	Нет	Да
Разъем	USB «А», USB «В», mini USB «В» (4 контакта)	DB-9, DB-25	Не оговаривается