Просмотр кода страницы RS-485

{| class="infobox" style="width: 30em; font-size: 90%; text-align: left"
|-
! colspan="2" | 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
| 0,1—10 Мбит/с
|-
! Напряжение
| -7 В до +12 В
|-
! (1, MARK)
| (A-B) < −200 мВ
(отрицательное напряжение)
|-
! (0, SPACE)
| (A-B) > +200 мВ
(положительное 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}}), или '''EIA-485''' ({{lang-en|[[Electronic Industries Alliance]]-485}}) — стандарт [[Физический уровень|физического уровня]] для [[Универсальный асинхронный приёмопередатчик|асинхронного интерфейса]]. Полное 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, сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом<ref>{{Cite web|url=http://www.bb-elec.com/bb-elec/literature/tech/485appnote.pdf|title=RS-422 and RS-485 Application Note.|deadlink=no|access-date=2024-04-24|archive-date=2006-10-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20061016164601/http://www.bb-elec.com/bb-elec/literature/tech/485appnote.pdf|url-status=live}}</ref>.

Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Напряжение между проводниками с одной полярностью означает логическую единицу, с другой полярностью — логический ноль.

Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временны́е 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 ===
[[Файл:RS signal rate-ru.svg|thumb|300px|Скорость передачи данных в зависимости от длины линии для интерфейсов RS-232, RS-422, RS-423, RS-485]]
* Поддерживаются до 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети.
* Максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров.
* В каждый момент времени активным может быть только один передатчик.
* Максимальное количество узлов в сети — 256 с учётом магистральных усилителей.
* Соотношения скорость обмена/длина линии связи<ref>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.</ref>:
** 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),
** 10 000 кбит/с 10 м.

Тип приёмопередатчиков — дифференциальный, потенциальный. Изменение входных и выходных напряжений относительно общего провода (референтной «земли») на линиях A и B: Ua (Ub) от −7 В до −12 В (+7 В до +12 В).

Требования, предъявляемые к выходному каскаду:
* выходной каскад представляет собой источник напряжения с малым выходным сопротивлением, |Uвых|={{nobr|1,5:5,0 В}} (не менее {{nobr|1,5 В}} и не более {{nobr|5,0 В);}}
* состояние логической «1»: Ua < Ub (с [[гистерезис]]сом {{nobr|200 мВ)}} — MARK, OFF;
* состояние логического «0»: Ua > Ub (гистерезис 200 мВ) — SPACE, ON (производители микросхем — [[Драйвер (электроника)|драйверов]], часто выбирают намного меньшие значения, например, гистерезис от {{nobr|10 мВ}}<ref>{{Cite web |url=http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=24583 |title=Datasheet приемопередатчик RS-485 SP485C |access-date=2012-07-27 |archive-date=2014-04-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140425225713/http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=24583 |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.allcomponents.ru/nsc/ds75176.htm |title=Datasheet приемопередатчик RS-485 DS75176 |access-date=2012-07-27 |archive-date=2014-04-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140425225305/http://www.allcomponents.ru/nsc/ds75176.htm |deadlink=no }}</ref>);
* выходной каскад передатчика должен выдерживать режим короткого замыкания, в режиме короткого замыкания отдавать максимальный выходной ток {{nobr|250 мА,}} обеспечивать скорость нарастания выходного сигнала {{nobr|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 {{nobr|−200 мВ}} до {{nobr|+200 мВ;}}
* допустимый диапазон синфазных входных напряжений Uag (Ubg) относительно земли (GND) от {{nobr|−7 В}} до {{nobr|+12 В;}}
* входной сигнал представлен дифференциальным напряжением (Ui {{nobr|+0,2 В}} и более);
* уровни состояния приёмника входного каскада — см. состояния передатчика выходного каскада.

== Сигналы ==
[[Файл:RS-485 3 wire connection-ru.svg|thumb|300px|Трёхпроводное соединение в RS-485. SC — референтная «земля» (GND).]]
[[Файл:RS-485 waveform-ru.svg|thumb|300px|Пример временно́й диаграммы передачи одного байта 0xD3 по интерфейсу RS-485 младшими битами вперёд. U+ и U- соответствуют линиям D+ и D-]]
Стандарт определяет следующие линии для передачи сигнала:
* A — не инвертирующая;
* B — инвертирующая;
* C — необязательная общая линия (ноль).

Согласно стандарту<ref name=ti>{{Cite web |url=http://e2e.ti.com/cfs-file/__key/telligent-evolution-components-attachments/13-143-00-00-00-26-49-60/RS485-_2D00_-Polarity-Conventions.pdf |title=Polarity Conventions for RS-485 Transceivers |access-date=2017-06-21 |archive-date=2015-06-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150619111743/http://e2e.ti.com/cfs-file/__key/telligent-evolution-components-attachments/13-143-00-00-00-26-49-60/RS485-_2D00_-Polarity-Conventions.pdf |deadlink=no }}</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-» или «V+/V-»<ref>{{Cite web |url=http://www.bb-elec.com/Learning-Center/All-White-Papers/Serial/%E2%80%A2-Polarities-for-Differential-Pair-Signals-(RS-422.aspx |title=Polarities for Differential Pair Signals |access-date=2017-06-21 |archive-date=2017-07-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170710180804/http://www.bb-elec.com/Learning-Center/All-White-Papers/Serial/%E2%80%A2-Polarities-for-Differential-Pair-Signals-(RS-422.aspx |deadlink=no}}</ref>.

Большинство производителей придерживается стандарта и использует 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/>.

Необходимо обратить внимание, что «неактивное» состояние линии от «активного», в контексте, обозначенном в стандарте (соответственно передача логических 0 и 1), не отличаются электрически, кроме полярности — то есть, не являются эквивалентом «занятости» или «свободности» линии. Оба состояния активно передают в линию соответствующий символ. Для отключения передатчика в нём всегда имеется отдельный вход — при его отключении выходы переходят в высокоимпедансное состояние, допуская работу в этой линии других передатчиков. Таким образом, «активное» и «неактивное» состояния сами по себе не являются индикатором чего-либо, помимо передаваемого бита. Протокол передачи, использующий относительное кодирование, допускает инверсию передаваемых данных, а значит перемену проводов в паре местами без каких-либо последствий. При этом, однако, на практике гораздо чаще используется не абстрактный или создаваемый разработчиком протокол обмена, а отражение протокола [[RS232|RS-232]] в его логической части на аппаратный уровень RS-485 — так как производятся промышленные преобразователи соответствующего типа, что позволяет не разрабатывать свой логический протокол. Здесь полярность подключения принципиальна в связи с тем, что RS-232 использует определённое толкование передаваемых символов и не допускает их инверсии.

== Согласование и смещение ==
[[Файл:Rs485-bias-termination1.svg|thumb|Типичная цепь смещения вместе и терминальные резисторы для сети RS-485. Падение напряжения на резисторе <chem>Rc</chem> обеспечивает смещение входа приёмника и вывод его из зоны неопределённости при неактивности всех передатчиков.]]
При большой длине линии связи возникают эффекты длинных линий. Причина этому — распределённые индуктивность и ёмкость кабеля. Поэтому сигнал, переданный в линию одним из передатчиков, искажается по мере распространения в линии, возникают резонансные явления и отражения в линии. Поскольку практически кабель на всей длине имеет одинаковую конструкцию и, следовательно, одинаковые погонные ёмкость и индуктивность, то это свойство кабеля характеризуют специальным параметром — [[Волновое сопротивление|волновым сопротивлением]]. Упрощённо можно сказать, что в кабеле, на приёмном конце которого подключена [[Нагрузка (электротехника)|согласованная нагрузка]] (резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля), резонансные явления значительно ослабляются. Называется такой резистор [[Терминатор (электроника)|терминатором]]. Для сетей RS-485 они ставятся на каждой оконечности длинной линии (поскольку обе стороны могут быть приёмными). Волновое сопротивление наиболее распространенных витых пар типа CAT5 составляет {{nobr|100 Ом}}<ref>{{Cite web |url=http://www.intuit.ru/department/network/baslocnet/2/2.html |title=Кабели на основе витых пар |access-date=2012-10-27 |archive-date=2011-02-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110224025932/http://www.intuit.ru/department/network/baslocnet/2/2.html |deadlink=no }}</ref>. Другие витые пары могут иметь волновое сопротивление 150 Ом и выше. Плоские [[Ленточный кабель|ленточные кабели]] до 300 Ом<ref>{{Cite web |url=http://proelectro2.ru/info/id_138 |title=РАДИОЧАСТОТНЫЕ СИММЕТРИЧНЫЕ КАБЕЛИ<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-12-06 |archive-date=2012-03-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120310161636/http://proelectro2.ru/info/id_138 |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=http://proelectro2.ru/info/id_57 |title=ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-12-06 |archive-date=2012-03-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120310085048/http://proelectro2.ru/info/id_57 |deadlink=no }}</ref>.

Практически сопротивление этого резистора может выбираться и бо́льшим, чем волновое сопротивление кабеля, поскольку активное омическое сопротивление того же кабеля может оказаться слишком большим, что амплитуда сигнала на приёмной стороне будет слишком малой для устойчивого приёма. В этом случае выбирают компромисс между резонансными и амплитудными искажениями сигнала, уменьшая скорость интерфейса и увеличивая сопротивление терминального резистора<ref>{{Cite web |url=http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm |title=Правильная разводка сетей RS-485 (пер. И. Н. Бирюков) |access-date=2006-07-05 |archive-date=2006-10-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20061009091329/http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.novosoft.by/Ency/rs-485.htm |title=Интерфейс RS-485: описание, подключение |accessdate=2012-11-11 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121102065424/http://www.novosoft.by/Ency/rs-485.htm |archivedate=2012-11-02 |deadlink=yes }}</ref><ref>[http://www.masters.donntu.edu.ua/2004/fema/kovalenko/library/art7.html Е. А. Бень — RS-485 для чайников] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140221203542/http://www.masters.donntu.edu.ua/2004/fema/kovalenko/library/art7.html |date=2014-02-21 }}</ref>. На скоростях 9600 бит/с и ниже для кабелей разумной длины резонансные явления, способные ухудшить качество связи, не проявляются, и согласование линии не требуется. Более того, при низких скоростях передачи (менее 9600 бит/с) терминальный резистор даже не улучшает, а ухудшает надежность передачи (это существенно для длинных линий связи)<ref>{{Cite web |url=http://bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx |title=Согласование линии с передатчиком и приёмником |access-date=2013-03-15 |archive-date=2013-01-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130128202954/http://bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx |deadlink=no }}</ref>.

Ещё один источник искажения формы сигналов при высоких скоростях передачи через витую пару — разная скорость распространения высокочастотной и низкочастотной спектральных составляющих сигнала (высокочастотная составляющая распространяется по витой паре несколько быстрее), что приводит к искажению формы сигнала<ref>{{Cite web |url=http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2191/doc/44307/ |title=Статья — передача сигналов по витой паре |access-date=2012-07-27 |archive-date=2013-04-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130428062738/http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2191/doc/44307/ |deadlink=no }}</ref>.

Помехи в линии связи зависят не только от длины, номиналов терминальных резисторов и качества самой витой пары. Также важно, чтобы линия связи последовательно проходила через все приёмопередатчики (это называют топологией общей шины). Витая пара общей шины не должна иметь от неё длинных отводов — отрезков кабеля для соединения с очередным приёмопередатчиком, кроме соединений с повторителями интерфейса или при низких скоростях передачи, менее {{nobr|9600 бит/с.}}

При нективности всех передатчиков на шине уровень сигнала в линии не определён. Для предотвращения ситуации, когда разница между входами A и B меньше {{nobr|200 мВ}} (неопределённое состояние), иногда применяется дополнительное смещение с помощью резисторов или с помощью специальной схемы. Когда состояние линий не определено, то приёмники могут принимать помехи. В некоторых протоколах предусмотрена передача служебных последовательностей для стабилизации приёмников и обеспечения уверенного начала приёма.
[[File:RS-485 Network-ru.svg|thumb|600px|center|Пример сети RS-485. Показано несколько приёмопередатчиков и нерекомендуемое длинное ответвление.]]

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

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

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

== Примечания ==
{{примечания}}

== 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|archive-date=2011-08-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20110807193528/http://mayak-bit.narod.ru/rs485.html|deadlink=no}}
* {{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|archive-date=2012-02-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20120227051348/http://www.softelectro.ru/rs485.html|deadlink=no}}
* {{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|archive-date=2010-04-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20100413134237/http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm|deadlink=no}}
* {{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}}

{{Нет иллюстрации}}
{{нет ссылок|дата=19 июня 2018}}
{{Промышленные сети}}
{{UART}}
{{IPstack|nocat=1}}
{{Компьютерные шины}}

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