mały|Schemat typowej sieci wraz z terminacją. Wartości elementów polaryzacji i terminacji nie są określone w standardzie RS-485. EIA-485 (także TIA-485, dawniej RS-485 lub RS485) – norma techniczna określająca elektryczne właściwości nadajników (generatorów) i odbiorników dla zrównoważonych (różnicowych) systemów transmisji szeregowej, przeznaczonych do połączeń punkt–punkt, wielodostępnych i wielopunktowych (multipoint). Norma opisuje warstwę fizyczną (sposób sygnalizacji elektrycznej) i nie definiuje protokołów wyższych warstw (np. adresowania, ramek czy procedur dostępu do medium).
Historia i normalizacja Standard został opublikowany pierwotnie jako EIA RS-485 w 1983 roku przez Electronic Industries Alliance (EIA). W późniejszych wersjach funkcjonował m.in. pod oznaczeniem ANSI/TIA/EIA-485-A (1998).
Po zakończeniu działalności EIA część jej komitetów i standardów została przeniesiona do Telecommunications Industry Association (TIA), która utrzymuje m.in. rodzinę standardów z oznaczeniami TIA/EIA. W praktyce branżowej skrót „RS-485” pozostaje powszechnie używany jako nazwa interfejsu, także w dokumentacji protokołów i urządzeń.
Zakres normy EIA-485 definiuje m.in.: parametry elektryczne nadajnika i odbiornika, dopuszczalne zakresy napięć i progi rozpoznawania stanów logicznych, koncepcję obciążenia jednostkowego (unit load) i zasady obciążania magistrali.
Norma nie narzuca konkretnego złącza, rodzaju przewodu, schematu terminacji ani mechanizmu zapewnienia stanu spoczynkowego (failsafe), dlatego szczegóły te są często doprecyzowywane w standardach korzystających z EIA-485 jako warstwy fizycznej lub w wytycznych aplikacyjnych producentów.
Charakterystyka i parametry elektryczne Transmisja odbywa się w postaci sygnału różnicowego pomiędzy dwiema liniami (często oznaczanymi jako A i B); dla poprawnej pracy w praktycznych instalacjach istotny bywa również tor odniesienia (signal common path), realizowany np. przez wspólną masę zasilania, połączenie ochronne lub dodatkowy przewód odniesienia.
Odbiornik zgodny z EIA-485 rozpoznaje stan logiczny na podstawie znaku i wartości napięcia różnicowego; w materiałach TI wskazuje się, że próg rozróżniania stanów wynosi ±200 mV, a minimalne napięcie różnicowe nadajnika w warunkach obciążenia zapewnia zapas marginesu zakłóceniowego. Dopuszczalny zakres napięcia wspólnego na wejściu odbiornika (z uwzględnieniem różnic potencjałów mas) wynosi −7 V do +12 V.
Standard przewiduje obciążenie magistrali co najmniej 32 obciążeniami jednostkowymi (unit loads). W praktyce spotyka się transceivery o mniejszym obciążeniu wejściowym (np. 1/4 lub 1/8 unit load), co umożliwia zwiększanie liczby węzłów (np. do 128 lub 256) przy zachowaniu limitu sumarycznego obciążenia wyrażonego w unit loads.
Topologie i tryby pracy Interfejs EIA-485 umożliwia realizację połączeń: punkt–punkt (pojedynczy nadajnik i odbiornik), wielodostępnych (wspólna magistrala, z jednym nadajnikiem aktywnym w danym czasie), wielopunktowych (wiele nadajników podłączonych do wspólnej magistrali, przełączanych w stan wysokiej impedancji poza czasem nadawania).
Najczęściej stosowana jest magistrala liniowa (bus, multidrop) z terminacją na obu końcach odcinka kabla; układy gwiazdy i pierścienia są w wytycznych aplikacyjnych określane jako niezalecane ze względu na odbicia i problemy z terminacją (w szczególności „długie odgałęzienia” pełniące rolę stubów). Jeśli konfiguracje rozgałęzione są konieczne, w praktyce stosuje się repeatery lub segmentację magistrali w punktach rozgałęzień.
W zależności od liczby par przewodów wyróżnia się: konfigurację 2-przewodową – transmisja półdupleksowa (half-duplex), konfigurację 4-przewodową – realizacja pracy pełnodupleksowej z osobnymi parami dla kierunków transmisji; spotykana m.in. w rozwiązaniach protokołowych lub systemach z nadrzędnym węzłem sterującym.
W typowych systemach unika się kolizji przez zastosowanie reguł dostępu do medium (np. jeden master inicjujący wymianę) lub protokołów warstwy łącza danych przewidujących arbitraż i obsługę kolizji.
Okablowanie, terminacja i oznaczenia linii Standard nie narzuca konkretnego typu przewodu, jednak w zaleceniach aplikacyjnych i standardach pochodnych powszechnie wskazuje się skrętkę o impedancji charakterystycznej rzędu 100–120 Ω (często ekranowaną) oraz ograniczanie pojemności i długości odgałęzień (stubów) dla zachowania integralności sygnału. W praktyce spotyka się również wykorzystanie kabli kategorii 5 i wyższych (np. w instalacjach automatyki budynkowej), przy czym dobór przewodu powinien uwzględniać wymagania konkretnego standardu/protokołu i warunki zakłóceniowe.
Na obu końcach odcinka magistrali umieszcza się rezystory terminujące o wartości zbliżonej do impedancji kabla (często ok. 120 Ω), co ogranicza odbicia sygnału. Dla zapewnienia jednoznacznego stanu spoczynkowego, gdy żaden nadajnik nie jest aktywny, stosuje się układy polaryzujące (failsafe/biasing), co bywa wymagane lub doprecyzowane przez standardy wykorzystujące EIA-485 (np. w automatyce budynkowej).
W dokumentacji spotyka się różne konwencje oznaczania przewodów magistrali (A/B, „+/-”, D+/D−); w materiałach TI, opartych na normie, opisuje się zależność znaku napięcia różnicowego (VA i VB) od stanu logicznego na magistrali, przy jednoczesnym występowaniu odmiennych praktyk nazewniczych w urządzeniach i okablowaniu.
Zasięg i przepływność Norma EIA-485 nie definiuje wprost maksymalnej długości kabla ani maksymalnej przepływności; zależą one od właściwości przewodu, topologii, terminacji, liczby węzłów oraz parametrów nadajników i odbiorników. W literaturze aplikacyjnej często przywołuje się orientacyjne wartości graniczne rzędu 10 Mbit/s dla krótkich odcinków oraz ok. 1200 m dla niższych szybkości transmisji (rzędu 100 kbit/s), z zastrzeżeniem zależności od warunków instalacji.
Jako praktyczną regułę doboru parametrów spotyka się zalecenie, aby iloczyn szybkości transmisji (w bit/s) i długości kabla (w metrach) nie przekraczał rzędu 108, co ma ograniczać ryzyko błędów wynikających z degradacji zboczy i odbić.
Zastosowania EIA-485 jest wykorzystywany jako warstwa fizyczna w wielu protokołach i systemach automatyki przemysłowej oraz budynkowej. Przykłady obejmują m.in.: Modbus RTU/ASCII – specyfikacja Modbus over Serial Line wskazuje TIA/EIA-485 (2-wire) jako najczęściej stosowany interfejs fizyczny dla Modbus na linii szeregowej. PROFIBUS (w tym PROFIBUS-DP) – dokumentacja techniczna opisuje wykorzystanie transmisji zgodnej z RS-485 dla sieci elektrycznych na skrętce ekranowanej, z terminacją na końcach segmentów. DMX512-A – norma ANSI E1.11 (DMX512-A) wskazuje użycie technik transmisji zrównoważonej zgodnych z ANSI/TIA/EIA-485-A dla warstwy fizycznej łącza danych sterowania oświetleniem scenicznym. BACnet MS/TP – w omówieniach warstwy fizycznej MS/TP wskazuje się wykorzystanie EIA-485 oraz to, że standard BACnet doprecyzowuje elementy nieokreślone w samej EIA-485 (np. wymagania dotyczące medium i terminacji).
Interfejs bywa również stosowany w systemach sterowania i monitoringu w transporcie oraz w wybranych rozwiązaniach audio/wideo i systemach zabezpieczeń, gdy wymagane są dłuższe połączenia wielopunktowe o podwyższonej odporności na zakłócenia.
Porównanie z innymi standardami szeregowymi EIA-485 jest spokrewniony z innymi klasycznymi interfejsami szeregowymi: EIA-232 (dawniej RS-232) – niesymetryczny interfejs punkt–punkt, przeznaczony do krótszych odległości, EIA-422 (dawniej RS-422) – zrównoważony, różnicowy interfejs z jednym nadajnikiem i wieloma odbiornikami (multidrop), EIA-423 (dawniej RS-423) – niesymetryczny interfejs o parametrach pośrednich, stosowany rzadziej.
W porównaniu z EIA-422 EIA-485 przewiduje stosowanie nadajników trójstanowych (z przejściem w stan wysokiej impedancji), co umożliwia dołączanie wielu nadajników do wspólnej magistrali i budowę linii wielopunktowej.
Zobacz też transmisja szeregowa model OSI EIA-232 EIA-422 Modbus PROFIBUS DMX512
Przypisy
Kategoria:Standardy telekomunikacyjne Kategoria:Magistrale szeregowe