まずRS485インターフェースとはどのような概念なのでしょうか？
一言で言えば、電気通信工業会と電子工業会が定めた電気的特性の規格です。この規格を使用するデジタル通信ネットワークは、長距離にわたって、また高い電子ノイズのある環境でも効果的に信号を送信できます。 RS-485 を使用すると、低コストのローカル ネットワークと複数のブランチ通信リンクを構成できます。
RS485の配線には2線式と4線式の2種類があります。 4 線式システムはポイントツーポイント通信のみを実現できるため、現在ではほとんど使用されていません。現在は2線式配線方式が主流です。
弱電流エンジニアリングでは、RS485 通信は一般にマスター/スレーブ通信方式、つまり 1 つのホストと複数のスレーブを採用します。
RS485 を深く理解していれば、そこには確かに多くの知識が詰まっていることがわかるでしょう。そこで、誰もが学び理解できるように、弱電に関して私たちが普段考えているいくつかの問題を取り上げます。
RS-485 電気規則
RS-422 から RS-485 が発展したため、RS-485 の多くの電気規制は RS-422 と似ています。平衡伝送を採用する場合、伝送ラインに終端抵抗を接続する必要があります。 RS-485 は 2 線式と 4 線式を採用でき、2 線式では図 6 に示すように真の多地点双方向通信を実現できます。
RS-422 などの 4 線式接続を使用する場合、ポイントツーポイント通信のみを実現できます。つまり、マスター デバイスは 1 つだけ存在でき、残りはスレーブ デバイスになります。ただし、RS-422 と比べて改良が加えられており、4 線式または 2 線式の接続方法に関係なく、バス上でさらに 32 台のデバイスを接続できます。
RS-485 コモンモード電圧出力は -7V ～ +12V で、RS-485 レシーバーの最小入力インピーダンスは 12k です。RS-485 ドライバーは RS-422 ネットワークに適用できます。 RS-485 は RS-422 と同様、最大伝送距離は約 1219 メートル、最大伝送速度は 10Mb/s です。平衡ツイストペアの長さは伝送速度に反比例し、指定された最大ケーブル長は速度が 100kb/s 未満の場合にのみ使用できます。最高の伝送速度は、非常に短い距離でのみ達成できます。一般に、長さ 100 メートルのツイストペアの最大伝送速度はわずか 1Mb/s です。 RS-485 には、伝送ケーブルの特性インピーダンスと等しい抵抗値を持つ 2 つの終端抵抗が必要です。長方形の距離で送信する場合、終端抵抗は必要ありません。通常、300 メートル未満では終端抵抗は必要ありません。終端抵抗は伝送バスの両端に接続されます。
RS-422およびRS-485のネットワーク設置の重要なポイント
RS-422 は 10 ノードをサポートできるのに対し、RS-485 は 32 ノードをサポートするため、複数のノードがネットワークを形成します。ネットワーク トポロジは通常、ターミナル マッチド バス構造を採用し、リング ネットワークやスター ネットワークをサポートしません。ネットワークを構築する場合は、次の点に注意してください。
1. バスとしてツイストペアケーブルを使用し、各ノードを直列に接続します。バスから各ノードへの出力ラインの長さは、出力ラインでの反射信号がバス信号に及ぼす影響を最小限に抑えるために、できるだけ短くする必要があります。
2. 母線の特性インピーダンスの連続性に注意し、インピーダンスの不連続点の分類で信号の反射が発生します。次のような状況では、この不連続が簡単に発生する可能性があります。バスの異なるセクションで異なるケーブルが使用されている、バスの特定のセクションに密集して取り付けられているトランシーバーが多すぎる、またはバスに引き出される分岐線が長すぎるなどです。
つまり、単一の連続信号チャネルをバスとして提供する必要があります。
RS485インターフェースを使用する場合、伝送ケーブルの長さはどのように考慮すればよいですか?
回答: RS485 インターフェイスを使用する場合、発電機から特定の伝送ライン上の負荷までのデータ信号伝送に許容される最大ケーブル長は、データ信号速度の関数であり、主に信号の歪みとノイズによって制限されます。次の図に示す最大ケーブル長と信号速度の関係曲線は、線間バイパス容量が 52.5PF/M の 24AWG 銅芯ツイストペア電話ケーブル (線径 0.51 mm) を使用して得られます。端子負荷抵抗は100オームです。
データ信号レートが 90Kbit/S 未満に低下すると、最大許容信号損失が 6dBV であると仮定すると、ケーブル長は 1200M に制限されます。実際、図の曲線は非常に控えめであり、実際の使用では、これよりも長いケーブル長を達成することが可能です。
線径の異なるケーブルを使用する場合。得られる最大ケーブル長が異なります。例えば、データ信号速度が600Kbit/Sで24AWGケーブルを使用した場合、最大ケーブル長は200mであることが図からわかります。 19AWG ケーブル (線径 0.91mm) を使用する場合、ケーブル長は 200m を超える可能性があります。 28AWGケーブル(線径0.32mm)を使用した場合、ケーブル長は200m未満となります。
RS-485の多地点通信を実現するにはどうすればよいですか？
回答: RS-485 バス上で送信できる送信機は常に 1 台だけです。マスター スレーブが 1 つだけの半二重モード。全二重モードでは、マスター ステーションは常に送信できますが、スレーブ ステーションは 1 回のみ送信できます。 (および DE が管理)
RS-485インターフェース通信で端子整合を使用する必要がある条件は何ですか?抵抗値はどうやって決めるのですか？終端整合抵抗を構成するにはどうすればよいですか?
回答: 長距離信号伝送では、信号の反射やエコーを避けるために、受信側に終端整合抵抗を接続する必要があります。終端整合抵抗値はケーブルのインピーダンス特性に依存し、ケーブルの長さには依存しません。
RS-485 は通常、ツイスト ペア (シールド付きまたはシールドなし) 接続を使用し、終端抵抗は通常 100 ～ 140 Ω、標準値は 120 Ω です。実際の構成では、ケーブルの最も近いノードと最も遠い 2 つの終端ノードにそれぞれ 1 つの終端抵抗が接続されますが、中間のノードには終端抵抗を接続できません。そうしないと通信エラーが発生します。
通信が停止しているのに、RS-485 インターフェイスには受信機から出力されたデータが残っているのはなぜですか?
回答: RS-485 では、データ送信後にすべての送信イネーブル制御信号がオフになり、受信イネーブルが有効になる必要があるため、バス ドライバーは高抵抗状態になり、レシーバーはバス上に新しい通信データがあるかどうかを監視できます。
このとき、バスはパッシブドライブ状態にあります（バスに終端整合抵抗があり、ラインAとBの差動レベルが0である場合、レシーバーの出力は不確実であり、レシーバーの差動信号の変化に敏感です）ライン AB; 端子の整合がない場合、バスはハイ インピーダンス状態になり、受信機の出力は不定になります)。そのため、外部ノイズの影響を受けやすくなります。ノイズ電圧が入力信号のしきい値 (標準値 ± 200mV) を超えると、レシーバーはデータを出力し、対応する UART が無効なデータを受信し、その後通常の通信エラーが発生します。送信イネーブル制御のオン/オフ時に別の状況が発生し、受信機が信号を出力し、UART が誤受信する可能性もあります。解決：
1) 通信バスでは、同相入力端をプルアップ（A ライン）、逆相入力端をプルダウン（B ライン）する方式でバスをクランプし、受信出力が確実に一定になるようにします。固定「1」レベル。 2) インタフェース回路を故障防止モード内蔵のMAX308xシリーズインタフェース製品に置き換えます。 3) ソフトウェア手段による削除、つまり通信データ パケット内に 2 ～ 5 の初期同期バイトを追加することにより、同期ヘッダーが満たされた後にのみ実際のデータ通信を開始できます。
通信ケーブルにおけるRS-485の信号減衰
信号伝送に影響を与える 2 番目の要因は、ケーブル伝送中の信号の減衰です。伝送ケーブルは、分布容量、分布インダクタンス、抵抗の組み合わせからなる等価回路として見ることができます。
ケーブルの分布容量 C は、主にツイストペアの 2 本の平行線によって生成されます。ここでは、ワイヤの抵抗は信号にほとんど影響を与えないため、無視できます。
RS-485 バスの伝送性能に対する分布容量の影響
ケーブルの分布静電容量は、主にツイストペアの 2 本の平行線によって生成されます。さらに、ワイヤとアースの間には分布容量も存在します。これは非常に小さいですが、解析では無視できません。バス伝送パフォーマンスに対する分布容量の影響は、主にバス上の基本信号の伝送によるもので、これは「1」と「0」の方法でのみ表現できます。 0x01 などの特別なバイトでは、信号「0」により、分布コンデンサに十分な充電時間が与えられます。ただし、信号「1」が到着しても、分布コンデンサの電荷により放電する時間がなく、(Vin+) - (Vin -) - は依然として 200mV を超えています。その結果、受信機はそれが「0」であると誤って信じ、最終的には CRC 検証エラーとデータ フレーム全体の送信エラーにつながります。
バス上の分散の影響により、データ伝送エラーが発生し、ネットワーク全体のパフォーマンスが低下します。この問題を解決するには 2 つの方法があります。
(1) データ送信のボーを下げます。
(2) 伝送路の品質を向上させるために、小さな分布コンデンサを備えたケーブルを使用します。
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投稿時間: 2023 年 7 月 6 日