Просмотр исходного текста страницы RS-485

{| class="infobox" style="width: 30em; font-size: 90%; text-align: left"
|-
! colspan="2" style="text-align:center; font-size: larger; background-color: #001; color: #ffa;" | RS-485
|-
! Стандарт
| EIA/TIA-485 (RS-485)
|-
! Физическая среда
| [[Витая пара]]
|-
! [[Сетевая топология]]
| [[Сеть точка-точка|Точка-точка]], [[Multidrop bus|Multi-dropped]],                         
[[Шина (топология компьютерной сети)|Multi-point]]
|-
! Максимальное количество устройств
| 32 — 256 устройств 
(32 нагруженных)
|-
! Максимальное расстояние
| 1200 метров
|-
! Режим передачи
| [[Дифференциальный сигнал]] (балансный)
|-
! Максимальная скорость передачи
| 100 кбит/с — 10 Мбит/с
|-
! Напряжение
| -7 В до +12 В
|-
! (1)
| (A-B) > +200 мВ
(положительное напряжение)
|-
! (0)
| (A-B) < −200 мВ
(отрицательное напряжение)
|-
! Сигналы
| Tx+/Rx+, Tx-/Rx- 
([[Дуплекс (телекоммуникации)|Полудуплексный]])<br />Tx+, Tx-, Rx+, Rx- 

([[Дуплекс (телекоммуникации)|Дуплексный]])
|-
! Тип разъема
| Не специфицирован
|-
|}

'''RS-485''' ({{lang-en|Recommended Standard 485}}), '''EIA-485''' ({{lang-en|[[Electronic Industries Alliance]]-485}}) — стандарт [[Физический уровень|физического уровня]] для [[Универсальный асинхронный приёмопередатчик|асинхронного интерфейса]]. Название стандарта: ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems. Регламентирует электрические параметры [[полудуплексный|полудуплексной]] многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».

Стандарт приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства [[Промышленная сеть|промышленных сетей]], широко используемых в промышленной [[автоматизация|автоматизации]].

[[Стандарт]] RS-485 совместно разработан двумя ассоциациями: Ассоциацией электронной промышленности (EIA — [[Electronic Industries Association]]) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA — [[Telecommunications Industry Association]]). Ранее EIA маркировала все свои стандарты префиксом «RS» ({{lang-en|Recommended Standard}} — Рекомендованный стандарт). Многие инженеры продолжают использовать это обозначение, однако EIA/TIA официально заменил «RS» на «EIA/TIA» с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов.

== Технические характеристики интерфейса RS-485 ==
В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна [[витая пара]] проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом.

Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.

# Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса.
# Стандарт RS-485 '''не''' оговаривает:
#* параметры качества сигнала (допустимый уровень искажений, отражения в [[Длинные линии|длинных линиях]]),
#* типы соединителей и кабелей,
#* гальваническую развязку линии связи,
#* протокол обмена.

'''Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485'''

* До 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети.
* Максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров.
* В один момент активным может быть только один передатчик.
* Максимальное количество узлов в сети — 256 с учётом магистральных усилителей.
* Характеристика скорость обмена/длина линии связи:
** 62,5 кбит/с 1200 м (одна витая пара),
** 375 кбит/с 500 м (одна витая пара),
** 500 кбит/с,
** 1000 кбит/с,
** 2400 кбит/с 100 м (две витых пары),
** 10000 кбит/с 10 м.

Примечание: Скорости обмена 62,5 кбит/с, 375 кбит/с, 2400 кбит/с оговорены стандартом RS-485. На скоростях обмена свыше 500 кбит/с рекомендуется использовать экранированные витые пары.

* Тип приёмопередатчиков — дифференциальный, потенциальный. Изменение входных и выходных напряжений на линиях A и B: Ua (Ub) от −7 В до +12 В (+7 В).
* Требования, предъявляемые к выходному каскаду: — выходной каскад представляет собой источник напряжения с малым выходным сопротивлением, |Uвых|=1,5:5,0 В (не <1,5 В и не >6,0 В);
** состояние логической «1»: Ua < Ub ([[гистерезис]] 200 мВ) — MARK, OFF;
** состояние логического «0»: Ua > Ub (гистерезис 200 мВ) — SPACE, ON (производители микросхем — [[Драйвер (электроника)|драйверов]], часто выбирают намного меньшие значения, гистерезис от 10 мВ<ref>[http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=24583 Datasheet приемопередатчик RS-485 SP485C]</ref><ref>[http://www.allcomponents.ru/nsc/ds75176.htm Datasheet приемопередатчик RS-485 DS75176]</ref>);
** выходной каскад должен выдерживать режим короткого замыкания, иметь максимальный выходной ток 250 мА, скорость нарастания выходного сигнала 1,2 В/мкс и схему ограничения выходной мощности.

* Требования, предъявляемые к входному каскаду: — входной каскад представляет собой дифференциальный вход с высоким входным сопротивлением и пороговой характеристикой от −200 мВ до +200 мВ:
** допустимый диапазон входных напряжений Uag (Ubg) относительно земли (GND) от −7 В до +12 В;
** входной сигнал представлен дифференциальным напряжением (Ui +0,2 В и более);
** уровни состояния приёмника входного каскада — см. состояния передатчика выходного каскада.

== Сигналы ==
Стандарт определяет следующие линии для передачи сигнала:
* A - неинвертирующая
* B - инвертирующая
* C - необязательная общая линия (ноль)
Согласно стандарту <ref name=ti>[http://e2e.ti.com/cfs-file/__key/telligent-evolution-components-attachments/13-143-00-00-00-26-49-60/RS485-_2D00_-Polarity-Conventions.pdf Polarity Conventions for RS-485 Transceivers]</ref>
* V<sub>A</sub> > V<sub>B</sub> соответствует логическому "0" и называется "активным" (ON) состоянием шины
* V<sub>A</sub> < V<sub>B</sub> соответствует логической "1" и называется "неактивным" (OFF) состоянием шины
Таким образом, при описании состояний шины используется инверсная логика. При этом логика однополярных сигналов на входе передатчика и выходе приёмника стандартом не определяется.

Несмотря на недвусмысленное определение, иногда возникает путаница, по поводу того какие обозначения ("A" или "B") следует использовать для инвертирующей и неинвертирующей линии. Для того, чтобы избежать этой путаницы часто используются альтернативные обозначения, например: "+"/"-" или "D+"/"D-"<ref>[http://www.bb-elec.com/Learning-Center/All-White-Papers/Serial/%E2%80%A2-Polarities-for-Differential-Pair-Signals-(RS-422.aspx Polarities for Differential Pair Signals]</ref>.

Большинство производителей придерживаются стандарта и используют обозначение "A" для неинвертирующей линии. То есть, высокий уровень сигнала на входе передатчика соответствует состоянию V<sub>A</sub> > V<sub>B</sub> на шине RS-485; также V<sub>A</sub> > V<sub>B</sub> соответствует высокому уровню сигнала на выходе приёмника<ref name=ti />.

== Согласование и смещение ==
При большой длине линии связи возникают эффекты длинных линий. Причина этому — распределённые индуктивные и ёмкостные свойства кабеля. Как следствие, сигнал, переданный в линию одним из узлов, начинает искажаться по мере распространения в линии, возникают сложные резонансные явления. Поскольку на практике кабель на всей длине имеет одинаковую конструкцию и, следовательно, одинаковые распределенные параметры погонной ёмкости и индуктивности, то это свойство кабеля характеризуют специальным параметром — [[Волновое сопротивление|волновым сопротивлением]]. Не вдаваясь в теоретические подробности, можно сказать, что в кабеле, на приёмном конце которого подключен резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, резонансные явления значительно ослабляются. Называется такой резистор [[Терминатор (электроника)|терминатором]]. Для сетей RS485 они ставятся на каждой оконечности длинной линии (поскольку обе стороны могут быть приёмными). Волновое сопротивление наиболее распространенных витых пар CAT5 составляет 100 Ом<ref>[http://www.intuit.ru/department/network/baslocnet/2/2.html Кабели на основе витых пар]</ref>. Другие витые пары могут иметь волновое сопротивление 150 Ом и выше. Плоские [[Ленточный кабель|ленточные кабели]] до 300 Ом.<ref>[http://proelectro2.ru/info/id_138 РАДИОЧАСТОТНЫЕ СИММЕТРИЧНЫЕ КАБЕЛИ<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref><ref>[http://proelectro2.ru/info/id_57 ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>

На практике номинал этого резистора может выбираться и бóльшего номинала, чем волновое сопротивление кабеля, поскольку омическое сопротивление того же кабеля может оказаться настолько велико, что амплитуда сигнала на приёмной стороне окажется слишком мала для устойчивого приёма. В этом случае ищут компромисс между резонансными и амплитудными искажениями сигнала, уменьшая скорость интерфейса и увеличивая номинал терминатора<ref>[http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm Правильная разводка сетей RS-485 (пер. И. Н. Бирюков)]</ref><ref>[http://www.novosoft.by/Ency/rs-485.htm Интерфейс RS-485: описание, подключение]</ref><ref>[http://www.masters.donntu.edu.ua/2004/fema/kovalenko/library/art7.html Е. А. Бень — RS-485 для чайников]</ref>. На скоростях 9600 бит/с и ниже волновые, резонансные явления в масштабах, способных ухудшить качество связи, не проявляются, и вопроса согласования линии не возникает. Даже более того, при низких скоростях передачи (менее 9600 бит/с) терминальный резистор не улучшает, а ухудшает надежность передачи (существенно для длинных линий связи)<ref>[http://bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx Согласование линии с передатчиком и приемником]</ref>.

Ещё один источник искажения формы сигналов при передаче через витую пару — разная скорость распространения высокочастотного и низкочастотного сигнала (высокочастотная составляющая распространяется по витой паре несколько быстрее), что приводит к искажению формы сигнала при высоких скоростях передачи<ref>[http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2191/doc/44307/ Статья — передача сигналов по витой паре]</ref>.

Помехи в линии связи зависят не только от длины, терминаторов и качества самой витой пары. Важно, чтобы линия связи последовательно обходила все приёмопередатчики (топология общей шины). Витая пара не должна иметь длинных отводов — отрезков кабеля для соединения с очередным узлом, кроме случая использования повторителей интерфейса, или при низких скоростях передачи, менее 9600 бит/с.

В момент отсутствия активного передатчика на шине уровень сигнала в линиях не определен. Для предотвращения ситуации, когда разница между входами A и B меньше 200мВ (неопределённое состояние), иногда применяется смещение с помощью резисторов или специальной схемы. Если состояние линий не определено, то приёмники могут принимать сигнал помехи. Некоторые протоколы предусматривают передачу служебных последовательностей для стабилизации приёмников и уверенного начала приёма.

== Сетевые протоколы, использующие RS-485 ==
* [[LanDrive]]
* [[ProfiBus DP]]
* [[ModBus]]
* [[DMX512]]
* [[HDLC]]
* [[IEC 60870-5]]

== Промышленные сети, построенные на основе RS-485 ==
* [[LanDrive]]
* [[ProfiBus DP]]
* [[ModBus]]

== Ссылки ==
* {{cite web|url=http://masters.donntu.org/2004/fema/kovalenko/library/art7.html|title=RS-485 для чайников|last=Евгений Александрович Бень|date=2003|accessdate=2014-02-04|archiveurl=https://www.webcitation.org/61GV5vvhW?url=http://www.mayak-bit.narod.ru/rs485.html|archivedate=2011-08-28|deadurl=yes}}
* {{cite web|url=http://www.softelectro.ru/rs485.html|title=RS-485 - стандарт передачи данных по последовательному симметричному каналу.|last=Яшкардин В.Л.|date=2009|accessdate=2010-05-05|publisher=SoftElectro|archiveurl=https://www.webcitation.org/61GV6w5lc?url=http://www.softelectro.ru/rs485.html|archivedate=2011-08-28|deadurl=yes}}
* {{cite web|url=http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm|title=Правильная разводка сетей RS-485|last=Игорь Николаевич Бирюков|date=2001|accessdate=2010-05-05}}
* {{cite web|url=http://controlengrussia.com/artykul/article/poisk-i-ustranenie-neispravnostei-v-setjakh-rs-485/|title=Поиск и устранение неисправностей в сетях RS-485|last=Майк Фэрион (Mike Fahrion)|date=2005|accessdate=2011-08-16|archiveurl=https://www.webcitation.org/65Dk0WCd7?url=http://controlengrussia.com/artykul/article/poisk-i-ustranenie-neispravnostei-v-setjakh-rs-485/|archivedate=2012-02-05|deadurl=yes}}

== См. также ==
* [[DMX-512]]
* [[RS-232]]
* [[Драйвер (электроника)]]

== Примечания ==
{{примечания}}

{{rq|sources|img}}

{{Промышленные сети}}
{{UART}}
{{IPstack|nocat=1}}
{{Компьютерные шины}}

[[Категория:Стандарты EIA|485]]
[[Категория:Последовательные шины]]
[[Категория:Промышленная автоматика]]
[[Категория:Промышленные сети]]