CHƯƠNG 2 CHUẨN TRUYỀN THÔNG RS485 và ADAPTER CHUYỂN đổi RS232 RS485

CHƯƠNG II : CHUẨNTRUYỀNTHÔNG RS485 VÀ ADAPTER CHUYỂN ĐỔI RS232 - RS485 I Giới thiệu: Những tổ chức tiêu chuẩn quốc tế cho truyền thông ITU ( International Communication Union) , EIA (Electronic Industry Association ) ISO ( International Standards Organisaton) Những tiêu chuẩn ITU liên quan tới truyền thông nối tiếp đònh nghóa đặc điểm kỹ thuật V-series Sau số chuẩn truyền thông thường dùng công nghiệp • RS-232C • RS-449 , RS-422A , RS-423A • RS-485 II RS-232c :  Chuẩn RS-232C lần giới thiệu vào năm 1962 hiệp hội kỹ thuật điện tử EIA chuỗi giao tiếp truyền thong máy tính thiết bò ngoại vi ( modem , máy tính khác , máy vẽ , mouse …)  Cổng giao tiếp RS-232C giao diện phổ biến rộng rãi Máy tính PC thường dùng chuột cho cổng COM1 , COM2 để trống cho ứng dụng khác Cùng với cổng máy in , cổng nối tiếp RS-232C sử dụng thuận tiện cho mục đích đo lường điều khiển  Việc truyền liệu qua RS-232C tiến hành theo cách nối tiếp , nghóa bit liệu gửi nối tiếp đường truyền dẫn Trước hết , loại truyền dùng cho khoảng cách lớn khả gây nhiễu nhỏ đáng kể so với dùng cổng song song Mặt khác , việc dùng cổng song song có nhược điểm đáng kể cáp truyền dùng nhiều sợi làm tăng chi phí Hơn , tín hiệu nằm khoảng 0-5V không thích hợp với khoảng cách lớn  Tốc độ baud thông thường có giá trò : 300, 1200 , 4800 , 9600 , 19200 baud chân 25 chân Chức DCD – Data Carrier Detect (ngõ vào) RXD – Receive Data ( ngõ vào) TXD – Transmit Data( ngõ ra) 20 DTR – Data Terminal Ready ( ngõ ra) GND – Ground ( nối đất) 6 DSR – Data Set Ready ( ngõ vào RTS – Request To Send ( ngõ ra) CTS – Clear To Send ( ngõ vào) 22 RI – Ring Indicator ( ngõ ra) Bảng 1.1 Sắp xếp chân cổng nối tiếp máy tính  Mức tín hiệu nhận truyền qua chân RXD TXD thông thường nằm khoảng –12V đến +12V , mức logic tín hiệu đảo ngược lại Mức điện áp mức High nằm –3V –12V , mức Low nằm +3V +12V  Ở trạng thái tónh đường có điện áp –12V , bít khởi động ( startbit) mở đầu cho việc truyền liệu , tiếp sau đến bit liệu ; bit có giá trò thấp gửi trước tiên Số bit liệu thay đổi Cuối bit dừng ( stop bit) đặt lại trạng thái lối ( -12V)  Một yêu cầu quan trọng RS-232 thời gian chuyển từ mức logic tới mức logic khác không vượt 4% thời gian bit Vì , tốc độ 19200 baud , thời gian chuyển mức logic phải nhỏ 0.04/19200=2,1µs Vấn đề làm giới hạn chiều dài đường truyền Với tốc độ truyền 19200 baud ta truyền xa 50ft ( khoảng 15m)  Một vấn đề quan trọng cần ý sử dụng RS-232C mạch thu phát không cân ( đơn cực ) Điều có nghóa tín hiệu vào so với đất Vì , điện hai điểm đất hai mạch thu phát không có dòng điện chạy trên dây đất Kết có áp rơi dây đất ( V=I.R) làm suy yếu tín hiệu logic  Nếu truyền tín hiệu xa , điện trở R tăng dẫn đến áp rơi đất lớn dần đến lúc tín hiệu logic rơi vào vùng không xác đònh mạch thu không liệu truyền từ mạch phát Chính không cân mạch thu phát nguyên nhân giới hạn đường truyền III RS-422/485 : Khi thực thông tin tốc độ cao , qua khoảng cách lớn môi trường thực , phương pháp đơn cực (single-ended) thường không thích hợp Việc truyền dẫn liệu vi sai ( hay tín hiệu vi sai cân bằng) cho kết tốt phần lớn trường hợp Tín hiệu vi sai loại bỏ ảnh hưởng thay đổi việc nối đất giảm nhiễu xuất điện áp chung mạng RS422 thiết kế dùng cho khoảng cách tốc độ Baud rates lớn so với RS232 , mức tín hiệu lên đến 100K bít/giây khoảng cách đạt 4000ft RS422 tạo thành mạng multi-drop network với truyền khoảng 10 nhận Tuy nhiên , mạng multi-network thực gồm nhiều mạch phát nhận nối vào đường dây bus chung , node phát nhận data RS485 đáp ứng yêu cầu Chuẩn RS485 cho phép 32 mạch truyền mạch nhận nối vào đường dây bus đơn (với repeater tự động truyền / nhận trở kháng cao, giới hạn mở rộng lên đến hàng trăm node mạng) Bên cạnh , RS485 chòu xung đột data(data collision) điều kiện lỗi đường dây bus Để giải vấn đề xung đột data thường xuất mạng multidrop network , đơn vò phần cứng( converters, repeaters , microprocessor controls ) thiết kế để trì trạng thái nhận chúng sẵn sàng truyền data Một node master kích khởi yêu cầu truyền đến slave node cách đònh đòa node Phần cứng phát bit start ký tự truyền tự động cho phép truyền làm việc Sau ký tự truyền , phần cứng trở trạng thái nhận sau vài micro giây Khi có ký tự cần gửi , truyền tự động kích lại Như , slave node đònh đòa đáp ứng mà không cần thực khoảng delay dài để tránh xung đột Những ưu điểm RS485 so với RS232 :  Chi phí thấp Bộ truyền nhận thường không đắt đòi hỏi nguồn đơn +5V ( thấp hơn) để tạo mức áp tối thiểu 1,5V ngõ vi sai Ngược lại , ngõ tối thiểu RS232 5V cần nguồn cung cấp kép chip có chi phí đáng kể để tạo nguồn  Khả nối mạng Thay giới hạn đơn vò , RS485 giao diện cung cấp cho việc kết nối có nhiều truyền nhận Với nhận có trở kháng cao , RS485 cho kết nối lên đến 256 node  Đường dây kết nối dài Một mạng RS485 dài đến 4000 feet so với RS232 có giới hạn từ 50 đến 100 feet  Tốc độ nhanh RS485 cho tốc độ lên đến 10 Megabits/giây LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : NGUYỄN CHÍ NGHĨA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : NGUYỄN CHÍ NGHĨA IV Full Duplex : Giao diện RS485 thiết kế để sử dụng hệ thống có nhiều node , với nhiều truyền nhận Phần lớn kết nối RS485 bán song công , truyền nhận dùng chung đường tín hiệu Tuy nhiên , ta dùng RS485 dạng song công , hướng truyền dùng đường tín hiệu riêng Đây giải pháp đơn giản ta muốn tạo kết nối dài , song công microcontrollers Các chip dùng cho RS485 nhỏ , đơn giản rẻ so với RS232 Thuận lợi cách kết nối tiết kiệm thời gian cho slave ( nhận) chúng đọc tín hiệu trả lời ( master) từ slave hỏi Tuy nhiên , dùng đường dây dài , chi phí tăng đáng kể V Half Duplex : Nhiều liên kết RS485 dạng bán song công , với nhiều nhận truyền dùng chung đường tín hiệu Khi liên kết có node nhiều hơn, ta ý có đường tín hiệu có node truyền thời điểm Do cần bảo đảm đường truyền trạng thái free node muốn truyền LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : NGUYỄN CHÍ NGHĨA * Mạch bảo vệ bên : Trong kết nối bán song công , có truyền cho phép thời điểm cho dù thiết kế cẩn thận đến đâu , có trường hợp thời điểm hai nhiều truyền enable lúc Khi điều xảy ra, driver kéo đường dây theo trạng thái ngược , tín hiệu đường dây mức logic không xác đònh , tượng gọi tranh chấp đường dây (line contention) Tất chip RS485 có giới hạn dòng (curent limiting) tự động shutdown nhiệt (thermal shutdown) để bảo vệ chip có nhiều nhận cho phép lúc Giới hạn dòng hạn chế dòng truyền Theo chuẩn TIA/EIA-485 mức giới hạn phải 250mA Nếu ngõ output tiếp tục đưa dòng cao , nhiệt độ chip tăng lên cuối mạch bảo vệ nhiệt bên chip chuyển ngõ sang trạng thái trở kháng cao( high-impedance state) Điều đồng nghóa với việc ngõ sử dụng hạ nhiệt , bảo đảm linh kiện không bò hư LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : NGUYỄN CHÍ NGHĨA VI Các Phương Pháp Truyền Thông  Đơn công ( Simplex Communication) : truyền thông chiều Dữ liệu truyền theo chiều từ thiết bò sang thiết bò khác mà chiều ngược lại(hình 1.2)  Bán song công ( Half Duplex Communication ) : thời điểm có node truyền node nhận Cho phép truyền hai chiều(hình 1.3)  Song công ( Full Duplex Communication ) : cho phép truyền liệ đồng thời hai thiết bò(hình 1.4) Chuẩn RS-232C đònh nghóa chuẩn giao tiếp DTE ( Device Terminal Equipment – thường computer) DCE ( Device Communication Equipment – thiết bò ngoại vi) với khoảng cách truyền tối đa 50ft ( khoảng 15m ) tốc độ tối đa 20kps [...]... Phương Pháp Truyền Thông  Đơn công ( Simplex Communication) : truyền thông một chiều Dữ liệu chỉ có thể truyền đi theo một chiều từ thiết bò này sang thiết bò khác mà không có chiều ngược lại(hình 1 .2)  Bán song công ( Half Duplex Communication ) : tại một thời điểm chỉ có một node truyền và một node nhận Cho phép truyền hai chiều(hình 1.3)  Song công ( Full Duplex Communication ) : cho phép truyền. .. Communication ) : cho phép truyền dữ liệ đồng thời giữa hai thiết bò(hình 1.4) Chuẩn RS -23 2C được đònh nghóa là một chuẩn giao tiếp giữa một DTE ( Device Terminal Equipment – thường là computer) và một DCE ( Device Communication Equipment – các thiết bò ngoại vi) với khoảng cách truyền tối đa là 50ft ( khoảng 15m ) và tốc độ tối đa là 20 kps ... gian chuyển mức logic phải nhỏ 0.04/1 920 0 =2, 1µs Vấn đề làm giới hạn chiều dài đường truyền Với tốc độ truyền 1 920 0 baud ta truyền xa 50ft ( khoảng 15m)  Một vấn đề quan trọng cần ý sử dụng RS -23 2C... To Send ( ngõ vào) 22 RI – Ring Indicator ( ngõ ra) Bảng 1.1 Sắp xếp chân cổng nối tiếp máy tính  Mức tín hiệu nhận truyền qua chân RXD TXD thông thường nằm khoảng –12V đến +12V , mức logic... thay đổi việc nối đất giảm nhiễu xuất điện áp chung mạng RS 422 thiết kế dùng cho khoảng cách tốc độ Baud rates lớn so với RS2 32 , mức tín hiệu lên đến 100K bít/giây khoảng cách đạt 4000ft RS 422