Mạng sử dụng chuẩn RS pptx

Mạng sử dụng chuẩn RS-485 rất đa dạng: ta có thể ghép nối các PC với nhau, hoặc giữa PC với các Vi xử lí, hoặc bất kì thiết bi truyền thông nối tiếp bất đồng bộ nào. Khi so sánh với Ethernet và những giao diện truyền thông theo những chuẩn khác thì giao diện RS-485 đơn giản và giá thành thấp hơn nhiều. Đối với một mạng Multi-network thực sự gồm nhiều mạch phát và nhận cùng nối vào một đường dây bus chung, mỗi node đều co thể phát và nhận data thì RS485 đáp ứng cho yêu cầu này. Chuẩn RS-485 cho phép 32 mạch truyền và nhận cùng nối vào đường dây bus (với bộ lặp Repeater tự động và các bộ truyền nhận trở kháng cao,giới hạnh này có thể mở rộng lên đến 256 node mạng). Bên cạnh đó RS-485 còn có thể chịu được các xung đột data và các điều kiện lỗi trên đường truyền. Một số ưu điểm của RS-485:  Giá thành thấp: Các bộ điều khiển Driver và bộ nhận Receiver không đắt và chỉ yêu cầu cung cấp nguồn đơn +5V để tạo ra mức điện áp vi sai tối thiểu 1.5V ở ngõ ra vi sai.  Khả năng nối mạng: RS-485 là một giao diện đa điểm, thay vì giới hạn ở hai đơn vị, RS-485 là giao diện có thể cung cấp cho việc kết nối có nhiều bộ truyền và nhận. Với bộ nhận có trở kháng cao kết hợp với bộ repeater, RS-485 có thể cho kết nối lên đến 256 node.  Khả năng kết nối: RS-485 có thể truyền xa 1200m, tốc độ lên đến 10Mbps.Nhưng 2 thông số này không xảy ra cùng lúc. Khi tốc độ truyền tăng thì tốc độ baud giảm. Ví dụ: khi tốc độ là 90Kbps thì khoảng cách là 1200m, 1Mbps thì khoảng cách là 120m, còn tốc độ 10Mbps thì khoảng cách lá 15m. Sở dĩ, RS-485 có thể truyền trên một khoảng cách lớn là do chúng sử dụng đường truyền cân bằng. Mỗi một tín hiệu sẽ truyền trên một cặp dây, với mức điện áp trên một dây là điện áp bù (trái dâú ) với điện áp trên dây kia. Receiver sẽ đáp ứng phần hiệu giữa các mức điện áp, được minh hoạ ở hình dưới: Hình 5.1 Đường truyền cân bằng. Hình 5.2 Đường truyền không cân bằng. Một thuật ngữ khác của đường truyền tín hiệu dạng này là vi sai tín hiệu. Khi thực hiện trao đổi thông tin ở tốc độ cao, hoặc qua một khoảng cách lớn trong môi trường thực, phương pháp đơn cực (single-ended) thường không thích hợp. Việc truyền dẫn dữ liệu vi sai (hay tín hiệu vi sai cân bằng) cho kết quả tốt hơn trong phần lớn trường hợp. Tín hiệu vi sai có thể loại bỏ ảnh hưởng do sự thay đổi khi nối đất và giảm nhiễu có thể xuất hiện như điện áp chung trên mạng. Khi đường dây qua môi trường nhiễu, nhiễu tác động lên hai dây là như nhau. Vì Receiver nhận tín hiệu bằng cách lấy chênh lệch áp giữa hai đường dây (vi sai), nên nhiễu được tự động triệt tiêu. Ngược lại, RS-232 dùng dây bất cân bằng hay đơn cực, bộ nhận đáp ứng theo sự khác biệt mức điện áp tín hiệu và đường dây đất dùng chung (một giao diện bất cân bằng có thể có nhiều dây đất nhưng tất cả đều được nối lại với nhau). Do đó tín hiệu nhận được ở Receiver là tín hiệu từ bộ Transmitter cộng với nhiễu và sụt áp trên đường dây, điều này có thể làm cho dữ liệu mà Receiver đọc được bị sai lệch. Một thuận lợi khác trên đường dây cân bằng là chúng tránh được (trong một giới hạnh nào đó) sự chênh lệch điện thế trên dây đất giữa bộ truyền và bộ nhận. Trong một liên kết dài, điện thế đất giữa bộ truyền và bộ nhận có thể chênh lệch nhau. Đối vối đường dây bất cân bằng, điều này có thể làm bộ nhận đọc sai tín hiệu vào, nhưng đối với đường dây cân bằng, sự chênh lệch này không ảnh hưởng gì bởi bộ nhận chỉ phân biệt mức logic trên đầu vào dựa vào sự khác biệt giữa hai dây tín hiệu. Trên thực tế các linh kiện RS-485 chỉ chịu được sự chênh lệch điện áp giữa các đất trong giới hạn chỉ định trong Datasheet. Một cách khác để khử hoặc giảm vấn đề điện áp đất này là cách ly đường kết nối để điện thế đất của bộ truyền và bộ nhận không bị ảnh hưởng lẫn nhau. Vì có khả năng chống nhiễu tốt như vậy nên chuẩn RS-485 có khả năng truyền dữ liệu trên một khoảng cách xa. Chuẩn TIA/EIA-485 gọi hai đường dây vi sai là A và B. Tại bộ truyền tín hiệu vào có mức logic TTL cao sẽ làm cho mức áp trên dây A dương hơn trên dây B, và mức logic thấp sẽ làm cho điện áp trên dây B dương hơn dây A. Tại bộ nhận, nếu mức áp trên dây A dương hơn dây B thì mức logic TTL sẽ xuất ra là cao, ngược lại là thấp. Tại bộ nhận RS-485, tầm vi sai đầu vào A và B chỉ cần trên 0.2V (tức 200mV). Nếu áp tại A lớn hơn B 0.2V thì bộ nhận sẽ hiểu đây là mức logic 1, ngược lại sẽ hiểu là mức logic 0. Nếu chênh lệch giữa A và B nhỏ hơn 0.2V, mức logic sẽ không được xác định. Sự khác nhau về yêu cầu điện áp tại bộ truyền và bộ nhận tạo ra độ giới hạn nhiễu khoảng 1.3V, tín hiệu vi sai có thể méo dạng hoặc có xung nhiễu bằng 1.3V và tạo bộ nhận vẫn nhận được đúng mức logic. Giới hạn nhiễu này tuy nhỏ hơn so với RS- 232 nhưng ta nên nhớ rằng tín hiệu vi sai của RS-485 đã được triệt tiêu phần lớn nhiễu từ khi mới bắt đầu. 5.1.1.Mạng truyền nhận RS-485. Mạng RS-485 được thiết kế dựa trên giao thức chủ –tớ, hoạt động dựa vào chân điều khiển RTS. Chân RTS có nhiệm vụ cho một node của mạng được phép truyền hoặc nhận. Điều này làm cho mạng có thể dễ dàng tránh được sự xung đột đường truyền. 5.1.1.1.Mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485. Rò ràng là cổng Com của PC thực hiện truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232, do đó ta phải thực hiện một mạch chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485. Mạch chuyển đổi này phải thoã mãn các yêu cầu sau:  Đáp ứng nhanh  Hoạt động tin cậy  Đơn giản, giá thành rẻ Mạch thiết kế được dựa trên hai IC cơn bản là MAX 232 và SN75176B. Max 232 là IC của hãng Maxim dùng để chuyển đổi tín hiệu từ chuẩn RS-232 sang TTL và ngược lại. SN75176B dùng (của hãng Texas Intrument ) để chuyển đổi tín hiệu từ RS-485 sang TTL và cũng như từ TTL sang RS-485. Ta có thể thay Max 232 bằng HIN 232CP, thay SN75176B bằng Max 485, LTC 485 hay DS3695. Sơ đồ của Max 232 như dưới đây: Hình 5.3 Sơ đồ của IC Max 232. Khi sử dụng Max 232 cần lưu ý các đặc điểm sau: vì nó thực hiện chuyển đổi giữa chuẩn RS-232 sang TTL cho nên áp ở đầu vào sẽ bị đổi mức ở đầu ra.Ví dụ: áp ra chân 14 là +12V thì chân 11 (ngõ vào của chân 14) áp sẽ là 0V, ngược lại nếu tại chân 14 áp là -12V thì tại chân 11 là +5V. Nguyên lý hoạt động của mạch:  Tín hiệu RS-232 từ cổng Com của PC (chân 2,3,7) được đưa vào ngõ vào và ra RS-232 của Max 232 (chân 14,8 và 13), ngõ ra và ngõ vào TTL của Max 232 (chân 11,9 và 12) sẽ được đưa vào ngõ vào và ra TTL của SN75176B. Ngõ ra của SN75176B (chân 6 và 7) sẽ là tín hiệu ở dạng thức RS-485.  Khi truyền dữ liệu thì đưa chân RTS lên mức cao, chân RE và DE của SN75176B sẽ ở mức cao. RE ở mức cao sẽ cấm nhận, DE tích cực mức cao, do đó mạng ở trạng thái truyền tín hiệu.  Khi nhận dữ liệu thì đưa chân RTS xuống mức thấp, chân DE ở mức thấp sẽ cấm truyền, RE ở mức thấp sẽ cho phép nhận. Với hoạt động của mạch chuyển đổi như trên thì mạng này chỉ truyền dữ liệu theo kiểu half-duplex. Mạch chuyển đổi cơ bản như sau: Hình 5.4 Nguyên lí mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485. Điều khiển truyền nhận được thực hiện bằng chân RTS. Như vậy, khi PC cần truyền data, nó sẽ kích chân RTS sao cho chân số 3 của SN75176B lên nức cao và bắt đầu thực hiện truyền dữ liệu. Thực hiện truyền dữ liệu xong,chân số 2 của SN75176B sẽ được đưa xuống mức thấp để chờ các tín hiệu trả về từ các Slave. Công việc sẽ được tiếp tục như vậy cho đến khio kết thúc quá trình truyền nhận. Tuy nhiên do tính chất và hoạt động của Max 232 và chuẩn RS-232, khi chân 7 của cổng Com (chân RTS ) ở mức cao thì chân 12 của Max 232 lại ở mức thấp, vì vậy mạch chuyển đổi được cải tiến như sau: Hình 5.5 Mạch thi công chuyển đổi RS-232 sang RS-485. Truyền nhận nối tiếp theo chuẩn UART, các đường truyền TXD và RXD luôn ở bit 1 (5V theo chuẩn TTL). Đến khi có tín hiệu được truyền thì đường truyền được hạ xuống bit 0 ( 0V theo chuẩn TTL) để bắt đầu bit START. Chuẩn RS-232 qui định bit 1 là mức áp thấp từ -3V đến -12V, bit 0 là mức áp cao từ +3V đến +12V. Chuẩn TTL lại qui định ngược lại, bit 1 là mức áp cao ( tối đa +5V), bit 0 là mức áp thấp (thấp nhất là 0V). Do đó ở đây ta qui ước mức cao là áp dương +5V hay +12V, mức thấp là áp âm -12V hay 0V. Trong thực tế, việc điều khiển việc truyền nhận dữ liệu thường được thực hiện bằng chân RTS hoặc CTS. Do đó chân 7(RTS )và chân 8(CTS)của cổng Com được nối với nhau để nhằm mục đích làm cho mạch thêm sinh động khi sử dụng. Khi truyền chân RTS chân số 7 của cổng Com lên mức cao, khi nhận thì RTS lại xuống mức thấp. Trong khi mạch không thực hiện truyền nhận thì chân 9 (là chân thực hiện việc truyền dữ liệu ở dạng TTL), chân 10 (là chân thực hiện việc nhận dữ liệu ) và chân 11 của Max 232 ở mức cao (+5V) nên chân 14 của Max 232 lại ở mức thấp vì vậy Led D4 được phân cực ngược nên không sáng. Led D5 phụ thuộc vào chân RTS lúc đó, nếu RTS ở mức cao thì D5 sáng, RTS ở mức thấp thì D5 tắt. Khi thực hiện truyền, RTS được kích lên mức cao nên chân 12 của Max 232 xuống mức thấp (0V).Trong khi đó, chân 14 vẫn mang áp âm (do chân 11 luôn ở mức cao), điều này làm cho Led D4 bị phân cực ngược nên không sáng. Lúc này dữ liệu vẫn chưa được truyền nên chân 9 vẫn ở mức cao và Led D5 sáng. Khi dữ liệu đang được truyền, chân 9 luôn ở mức cao tại bất cứ bit 1 nào, do đó Led D5 được dùng để chỉ ra rằng tại node này của mạng đang ở trong trạng thái đang truyền dữ liệu. Khi thực hiện nhận, RTS được đưa xuống mức thấp nên chân 12 của Max 232 lên mức cao (+5V). Trong khi đó, chân 9 lại ở mức cao và chân 14 mang áp âm (do chân 11 luôn ở mức cao), điều này làm Led D4 và cả Led D5 bị phân cực ngược nên không sáng. Lúc này dữ liệu vẫn chưa được truyền đến nên chân 22 luôn ở mức cao nên cả hai Led vẫn chưa sáng. Khi dữ liệu đang được nhận, chân 11 luôn ở mức thấp tại bất cứ bit 0 nào, lúc đó chân 14 sẽ ở mức cao (+12V). Chênh lệch áp giữa hai đầu D4 (giữa 12V và 5V) làm D4 sáng. Do đó Led D4 được dùng để chỉ rằng node này của mạng trong trạng thái đang nhận dữ liệu. Như đã nói ở trên, khi RTS (chân số 7 của cổng Com) ở mức cao thì chân 12 của Max 232 ở mức thấp, do đó việc chuyển đổi để chân 12 của Max 232 thành mức cao là cần thiết để thuận lợi cho việc lập trình điều khiển. Trong mạch thực hiện (mạch thi công ), khi chân RTS ở mức cao (+12V) thì D2 và D1 đều dẫn. Lúc đó áp ở anode của D1 sẽ bằng áp ở cathode và bằng Vcc=5V. Do đóĠ/DE ở mức cao (5V). Khi RTS ở mức thấp thì D1 và D2 không dẫn, trong khi đó D3 dẫn làm cho áp ởĠ/DE bằng 0V (GND). 5.1.1.2. Mạch Chuyển đổi RS-485 sang TTL và ngược lại. Hình 5.6 Sơ đồ của IC SN75176B. [...]... trong các ứng dụng, mạng RS- 485 cần sử dụng trở đầu cuối tại hai đầu dây R5,R6 Sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống các hiệu ứng phụ trong truyền dẫn tín hiệu, ví dụ sự phản xạ tín hiệu Trở đầu cuối được sử dụng có giá trị bằng trở kháng đặc tính của cáp truyền, thường được chọn từ 10İ đến 12İ Một sai lầm thường gây tác hại nghiêm trọng là dùng tải đầu cuối tại mỗi trạm Ví dụ đối với một mạng có 10... thì mơ hình này là đủ hợp lí Hình 5.8 Sơ đồ khối mạng Khối mạch chuyển đổi từ RS- 232 sang RS- 485 và từ RS- 485 sang TTL đã được trình bày ở mục 5.1.1 Phần mạch RS- 485 được thực hiện như sau: Hình 5.9 Mạng giao tiếp RS- 485 được thi cơng Mặc dù tín hiệu được xác định bằng điện áp chênh lệch giữa hai dây dẫn A và B, khơng có liên quan đến đất, hệ thống RS- 485 vẫn cần một đường dây nối chung đất cho các... Hình 5.11 Mạng vi xử lí Mơ hình tổng qt mạng vi xử lí được thiết kế trong đề tài như sơ đồ ở trên Như vậy, các thành viên trong mạng có thể ở khoảng cách khá xa nhau vì dữ liệu được truyền giữa các thành viên trong mạng là theo chuẩn RS- 485 Mặt khác, số lượng các thành viên trong mạng cũng tăng lên, vì khi đó số lượng các thành viên được giới hạn bởi chuẩn RS- 485 (tức có thể có 32 thành viên) Nếu... phương pháp định địa chỉ cho mạng Ta phân tích khả năng thực hiện chương trình điều khiển cho mạng này:  Một phương pháp định địa chỉ là trong một byte truyền thì có bốn bit dữ liệu và bốn bit cho việc định địa chỉ Đây qủa là một phương pháp rất hiệu quả trong việc truyền nhận dữ liệu và phương pháp này có thể được dùng trong cả trường hợp có sử dụng ngắt hay khơng sử dụng ngắt Serial Port Tuy nhiên...SN75176B thực hiện việc chuyển đổi từ RS- 485 sang TTL và ngược lại, cho nên việc chuyển đổi từ TTL sang RS- 485 và ngược lại rất đơn giản Như ở hình bên, chân 6 và 7 là 2 chân mang dữ liệu theo chuẩn RS4 85 Chân 1 và 4 mang dữ liệu theo chuẩn TTL Khi truyền dữ liệu TTL từ chân 4 (TXD) được chuyển đổi thành dạng RS- 485 và truyền đi ở chân 6 và 7 Khi nhận dữ liệu từ chân 6 và... Slave khơng nhiều thì việc truyền dữ liệu giữa các thành viên trong mạng có thể được thực hiện thơng qua chuẩn TTL như sơ đồ dưới đây: Hình 5.12 Mạng vi xử lí tĩnh lược Nhưng từ sơ đồ mạng tĩnh lược ta thấy rằng các Slave cũng nhận được các byte từ PC truyền về cho Master PC truyền về Master theo chuẩn UART 8 bit, nhưng các Slave lại ở chuẩn UART 9 bit Như vậy điều gì xảy ra với các Slave khi PC giao... TTL và đưa vào chân 1 Chân 2 Ĩ) là chân điều khiển việc nhận dữ liệu.Ġ tích cực mức thấp Chân 3 (DE) là chân điều khiển việc truyền dữ liệu, DE tích cực mức cao 5.1.2 Mạng RS- 485: Mạng RS- 485 được thiết kế hoạt động theo ngun tắc MasterSlave(chủ -tớ ) Một trạm chủ (Master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ Slave Các trạm tớ (Slave) đóng vai trò bị động, chỉ có quyền... START một cách chính xác 5.2 .Mạng vi xử lí: Việc ghép nối các Vi xử lí với nhau nhằm mục đích thực hiện cơng việc mà một vi xử lí khơng thể gánh vác hết nổi Ta gọi hệ thống này là mạng Vi xử lí hay truyền thơng đa xử lí Mạng vi xử lí bao gồm một Master và các Slave và hoạt động theo phương pháp Master/Slave Như vậy Master sẽ thực hiện cơng việc quản lí hoạt động của tồn bộ phần mạng này Master sẽ truyền... và chuẩn bị thu các byte dữ liệu theo sau Các vi xử lí khơng đúng địa chỉ thì để giữ ngun bit SM2 và thực hiện cơng việc riêng của chúng và bỏ qua các byte dữ liệu tiếp theo SM2 khơng ảnh hưởng trong chế độ 0 và trong chế độ 1, có thể sử dụng nó để kiểm tra sự hợp lệ của bit STOP Khi nhận ở chế độ 1, nếu bit SM2 là 1, thì ngắt thu sẽ khơng được tác động trừ khi nhận được bit STOP hợp lệ Hình 5.11 Mạng. .. kế để lắp đặt trên trần nhà, trên tường Ngồi u cầu kỹ thuật (chính xác, an tồn) còn đòi hỏi phải đảm bảo về mặt thẩm mỹ Có hai cách cơ bản để thiết kế bộ cảm biến khói Cách thứ nhất sử dụng ngun tắc Ion hóa Người ta sử dụng một lượng nhỏ chất phóng xạ để Ion hóa trong bộ cảm biến Khơng khí bị Ion hóa sẽ dẫn điện và tạo thành một dòng điện chạy giữa chạy giữa hai cực đã đợc nạp điệän Khi các phần tử . dây dẫn có thể khác nhau rất nhiều trong các ứng dụng, mạng RS- 485 cần sử dụng trở đầu cuối tại hai đầu dây R5,R6. Sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống các hiệu ứng phụ trong truyền dẫn tín. Sơ đồ khối mạng. Khối mạch chuyển đổi từ RS- 232 sang RS- 485 và từ RS- 485 sang TTL đã được trình bày ở mục 5.1.1 Phần mạch RS- 485 được thực hiện như sau: Hình 5.9 Mạng giao tiếp RS- 485 được. này tuy nhỏ hơn so với RS- 232 nhưng ta nên nhớ rằng tín hiệu vi sai của RS- 485 đã được triệt tiêu phần lớn nhiễu từ khi mới bắt đầu. 5.1.1 .Mạng truyền nhận RS- 485. Mạng RS- 485 được thiết kế dựa