III. KHÁI QUÁT VỀ CÁC CHUẨN GIAO TIẾP:
Hình 5.1 Sơ đồ khối bên trong IC MAX 232CPE
3. Chuẩn giao tiếp RS-422:
Khi cần truyền thơng ở tốc độ cao và khoảng cách lớn như trong điều kiện nhà xưởng thực tiễn, phương pháp truyền thơng SE với đại diện là chuẩn RS 232 khơng đáp ứng nỗi những yêu cầu Kỹ Thuật đặt ra như độ tin cậy và độ an tồn. Phương pháp truyền thơng theo kiểu sai biệt (tín hiệu sai biệt đường truyền cân bằng – Balanced Lines ) tỏ ra hiệu quả hơn trong hầu hết các ứng dựng. Tín hiệu sai lệch cĩ thể loại trừ những ảnh hưởng bởi nhiễu xuất hiện trên mạng. Các tín hiệu nhiễu này gây ra bởi đĩng ngắt cĩ sự chêch áp, v.v...
RS 422 ( Differential ) là chuẩn được thiết kế với tốc độ cao và khoảng cách truyền dẫn lớn hơn rất nhiều so với chuẩn RS 232. Đơn giản nhất, ta thường gặp các thiết bị chuyển đổi ( Converter ) từ chuẩn RS 232 sang chuẩn RS 422 và ngược lại, chúng được sử dụng như “một phần mở rộng của RS 232”. Tốc độ truyền dữ liệu rất cao, lên đến 100kb/s và khoảng cách truyền đáng tin cậy lên đến 4000 Ft ( chừng 1,2 km). Với chuẩn RS 422, đặc biệt cĩ thể sử dụng ở dạng Multi-Drop (Party- Line); nghĩa là chỉ cần một thiết bị truyền dữ liệu đến nhiều thiết bị nhận khác trên một Bus. Một “Bus” như thế cĩ thể cĩ tối đa 10 thiết bị nhận. Nhược điểm của cách truyền Multi-Drop là khơng thể dùng trong mạng khi cĩ nhiều thiết bị cần truyền và nhiều thiết bị nhận tín hiệu trên cùng một đường truyền (Single Bus). Người ta gọi loại mạng này là mạng đa điểm (Multi-point Network) .
Một hệ thống mạng theo phương cách, cĩ tên là “Quasi”, là một dạng ứng dụng của phương thức Multi-Drop với 4 đường truyền trong 1 Bus. Người ta thường gọi hệ thống này là mạng 4 dây. Hệ thống này thường sử dụng chế độ truyền bán song cơng. Mạng hoạt động như sau : một thiết bị chủ (Master), như PC, trong hệ thống mạng gởi lệnh điều khiển đến các thiết bị tớ (Slave) : như các máy chấp hành, motor. Sau khi nhận được lệnh, chúng phải trả lời về thiết bị chủ (Host - Computer).
Để tránh sự xung đột dữ liệu, máy chủ (Host - Computer) phải định địa chỉ cho mỗi thiết bị tớ cĩ trong mạng. Đĩ cũng là cách thức hoạt động bán song cơng của loại
mạng này : tại một thời điểm chỉ cĩ một tín hiệu được truyền (đến hoặc đi) tồn tại trên đường truyền của mạng .
4. Chuẩn giao tiếp RS-485:
Để khắc phục nhược điểm của chuẩn RS 422 vừa nêu trên, ta cĩ thể sử dụng chuẩn giao tiếp RS 485 trong những ứng dụng dùng trong mạng đa điểm với những yêu cầu cao hơn về độ tin cậy và số thiết bị truyền (drivers) và nhận (receivers).
Cơ bản của chuẩn RS 485 cĩ thể cĩ đến 32 thiết bị truyền và 32 thiết bị nhận trên một Bus cĩ 2 dây. Vì vậy, người ta cịn gọi mạng RS 485 là mạng 2 dây ( Two Wire Multi-Drop Network). Với những thiết bị tryuền/ nhận cĩ thể đáp ứng tốc độ cao (đáp ứng tốt) thì giới hạn trên cĩ thể được nới rộng lên đến hàng trăm (thậm chí hàng ngàn) thiết bị trong một mạng.
Chuẩn RS 485 cho phép nới rộng tầm chuẩn chung cho cả thiết bị truyền cũng như thiết bị nhận trong chế độ hoạt động trạng thái thứ 3 (Tri-State) hoặc ngừng hẳn thiết bị. Do vậy chuẩn RS 485 cĩ thể chống lại sự tranh chấp đường truyền dữ liệu và lỗi đường truyền, một ưu điểm mà chuẩn RS 422 khơng cĩ được. Để giải quyết cho vấn đề xung đột dữ liệu; một vấn đề thường hay gặp trong truyền thơng trên những mạng đa điểm với các thiết bị phần cứng như Converters, Repeaters, Micro-processor controls, v.v...; người ta thường đặt chúng ở chế độ nhận dữ liệu cho đến khi chúng cần truyền và sẵn sàng gửi dữ liệu đi. Một hệ thống máy chủ đơn (Single Master System), cĩ thể cĩ nhiều thiết bị trong hệ thống máy chủ này, truyền thẳng dữ liệu đến các hệ thống máy tớ thơng qua 2 dây truyền và nghi thức truyền bán song cơng; bằng cách định địa chỉ cho từng thiết bị cĩ trong mạng, ta cĩ thể tránh được xung đột đường truyền dữ liệu. Khi thiết bị nhận dữ liệu nhận được bit Start và địa chỉ đúng của mình thì nĩ bắt đầu chuyển sang trạng thái sẵn sàng nhận dữ liệu từ máy chủ. Thời gian truyền nhận một ký tự vào khoảng 1µs đến 2µs . D R 0 a D R 0 a D R 0 a D R 0 a RT 100 RT100
Hình 4.10 Chuẩn RS 485 với Mạng 2 Dây (Two Wire MultiDrop Network) .
Mạng theo chuẩn RS 485 cịn cĩ thể được kết nối với chế độ 4 dây ( Four Wire Mode ) như hình 4.11 . Thật tế thì loại mạng này cĩ đến 5 dây nối, bao gồm 4 đường truyền Data và một đường Mass chung. Mạng này thật sự cần thiết trong trường hợp dùng một Master và tất cả cịn lại đều là Slaves; Master cĩ thể truyền dẫn đến bất kỳ Slaves nào và ngược lại, mỗi Slaves cũng chỉ cĩ thể kết nối với Master mà thơi, khơng thể liên kết và truyền dẫn giữa các Slaves. Tại bất kỳ Slaves nào, ta cũng khơng thể biết được dữ liệu đang truyền giữa Master và một Salve khác. Kiểu mạng này cĩ lợi khi ta cần truyền thơng đa giao thức.
D R 0 a a a D R 0 a a a D R 0 a a a RT 100 RT 100 RT 100 RT 100 D R 0 a a a MASTER SLAVE SLA VE SLA VE
Hình 4.11 Chuẩn RS 485 với Mạng 4 Dây (Four Wire MultiDrop Network) .
Điều khiển tổng trở cao một thiết bị trong mạng RS-485 dùng RTS :
Như đã đề cập ở những phần trước, tất cả các thiết bị nhận dữ liệu thường ở trạng thái thứ 3 ( Trạng thái tổng trở cao ) khi khơng đến lượt hoạt động. Trong một thiết bị chuyển đổi (Converter) RS 232 sang RS 485 hoặc trong card giao tiếp nối tiếp dùng chuẩn RS 485, người ta thường dùng đường tín hiệu RTS của một cổng nối tiếp bất đồng bộ (COM) để kích hoạt các thiết bị truyền sử dụng chuẩn RS 485. Khi được kích hoạt thì tín hiệu đường RTS ở mức logic cao (logic1); ngược lại để đưa thiết bị truyền về về lại trạng thái thứ 3 (Tristate) thì đặt RTS ở mức logic thấp (logic 0) . Khi đĩ, thiết bị truyền khơng sử dụng đường truyền nữa và cĩ thể nhường lại cho các thiềt khác trong mạng. Hình 4.12 dưới đây cho thấy giản đồ thời gian của thiết bị chuyển đổi
RS 232 sang RS 485 được điều khiển bởi tín hiệu RTS của Máy Tính .
Hình 4.12 Giản đồ thời gian
bộ chuyển đổi chuẩn RS 232 sang chuẩn RS 485 với tín hiệu điều khiển RTS