- POW HBR MODEM LIN E
1.2.4. Giao tiếp với vi điều khiển
Khi thực hiện giao tiếp với vi điều khiển, ta phải dùng thêm mạch chuyển mức logic từ TTL -> 232 và ngược lại. Các vi mạch thường sử dụng là MAX232 của Maxim hay DS275 của Dallas. Mạch chuyển mức logic mô tả như sau:
Mạch chuyển mức logic TTL ↔ RS232
Tuy nhiên, khi sử dụng mạch chuyển mức logic dùng các vi mạch thì đòi hỏi phải dùng chung GND giữa máy tính và vi mạch -> có khả năng làm hỏng cổng nối tiếp khi xảy ra hiện tượng chập mạch ở mạch ngoài. Do đó, ta có thể dùng thêm opto 4N35 để cách ly về điện. Sơ đồ mạch cách ly mô tả như sau:
Khi giao tiếp , vi điều khiển chính là một DTE nên sẽ nối RxD của máy tính với TxD của vi điếu khiển và ngược lại. Mạch kết nối đơn giản giữa vi điều khiển và máy tính như sau:
1.2.5. Mạng 485
Chuẩn RS232 dùng đường truyền không cân bằng vì các tín hiệu lấy chuẩn là GND chung nên dễ bị ảnh hưởng của nhiễu làm tốc độ và khoảng cách truyền bị giới hạn. Khi muốn tăng khoảng cách truyền, môt phương pháp có thể sử dụng là dùng 2 dây truyền vi sai vì lúc này 2 dây có cùng đặc tính nên sẽ loại trừ được nhiễu chung. Hai chuẩn được sử dụng là RS422 và RS485 nhưng thông thường sử dụng RS485.Điện áp vi sai yêu cầu phải lớn hơn 200mV.Nếu VAB > 200 mV thì tương ứng với logic 1 và VAB < -200 mV tương ứng với logic 0.Chuẩn RS485 sử dụng hai điện trở kết thúc là 120 Ω tại hai đầu xa nhất của đường truyền và sử dụng dây xoắn đôi.
Chuẩn giao tiếp RS485
Các đặc tính kỹ thuật:
Đặc tính Rs422 Rs485
Số thiết bị truyền 1 32
Số thiết bị nhận 10 32
Chiều dài cable cực đại
1200m 1200m
cực đại (từ 12 - 1200m) Điện áp cực đại tại ngõ ra thiết bị truyền -0.25V ÷ 6V -7V ÷ 12V Điện áp ngõ vào thiết bị nhận -10V ÷ 10V -7V ÷ 12V
Đối với chuẩn RS232, khoảng cách truyền không cho phép đi xa nên khi muốn thực hiện truyền ở khoảng cách xa thì phải chuyển từ RS232 sang chuẩn RS485 để truyền đi và sau đó chuyển từ RS485 sang RS232 để máy tính có thể nhận dạng được. Sơ đồ mạch chuyển đổi từ RS232 sang RS485 và ngược lại mô tả như sau:
Chuyển đổi từ RS323 sang RS485 và ngược lại
Việc truyền nhận giữa PC và các kit Vi xử lí, giữa các Vi xử lí với nhau được thực hiện thông qua mạng theo chuẩn RS485. Dưới đây xin trình bày kỉ về lí do tại sao lại chọn chuẩn RS-485 cho mạng trên và một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng chuẩn RS-485.
Ta dùng cổng nối tiếp (cổng COM ) để thực hiện giao tiếp giữa PC với các Kit Vi xử lí. Các nhà sản xuất máy tính đã chuẩn hoá giao tiếp cho cổng nối tiếp(cổng COM) là chuẩn RS-232. Vào năm 1962 Hiệp hội các nhà Công Nghiệp Điện Tử (EIA) đã
cho ban hành chuẩn RS-232 áp dụng cho cổng nối tiếp. Các chữ RS được viết tắt từ Recommended Standard (Ttiêu chuẩn được đề nghị). Ghép nối qua cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232 là một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để ghép nối các thiết bị ngoại vi với máy tính giữa các máy tính với nhau. Qua cổng nối tiếp có ghép nối chuột, modem, bộ biến đổi AD, các thiết bị đo lường, ghép hai máy tính… Số lượng và chủng loại các thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp đứng hàng đầu trong số các khả năng ghép nối với máy tính.
Tuy nhiên chuẩn RS-232 chỉ cho phép ghép nối một-một, do đó không thể áp dụng cho mạng cần thiết kế. Việc chọn một chuẩn truyền thông khác là cần thiết, và sử dụng Chuẩn RS-485 là chọn lựa hợp lí.
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.
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:
Đường truyền cân bằng
Đường truyền không cân bằng
Mạng RS-485 được thiết kế hoạt động theo nguyên tắc Master-Slave(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 truy nhập
SLAVE
MASTER
SLAVE SLAVE SLAVE
bus và gởi tín hiệu đi khi có yêu cầu. Trạm chủ dùng phương pháp hỏi vòng tuần tự theo chu kì để kiểm soát toàn bộ hoạt động của cả hệ thống.
Sơ đồ giao thức Master/Slave
Vì hoạt động diễn ra theo chu kì nên trạm chủ có trách nhiệm chủ động yêu cầu chủ động yêu cầu dữ liệu từ trạm tớ và sau đó chuyển sang trạm tớ khác.
Phương pháp này có ưu điểm là việc kết nối các trạm tớ đơn giản,đỡ tốn kém bởi gần như toàn bộ công việc điều khiển giao tiếp đều tập trung tại trạm chủ. Tuy nhiên, phương pháp này có hiệu suất đường truyền thấp. Mặc dù vậy với yêu cầu trao đổi dữ liệu của đề tài thì mô hình này là đủ hợp lí.
R S - 4 8 5 s a n g