2016-02-10_17h02_45
Interfacestandarden for serieltransmission, RS232, blev vedtaget i 1969. Både før og efter vedtagelsen har dette interface imidlertid været så populært, at der er opstået flere varianter. De har på forskellige måder forsøgt at sprænge de grænser, som RS232 har fastlagt med hensyn til kabellængde og hastighed, hvor den nuværende grænse er 15 meter, mens transmissionshastigheden højst er 921,6 Kbit/sek for RS232 (Se nedenstående tabel).
2016-02-10_17h03_04
For at bryde 15 m grænsen blev RS422 anbefalingen vedtaget. Den viser, hvorledes der ved brug af balancerede signaler kan kommunikeres over afstande op til 1200 meter, og med op til 10 Mbit/sek. Mens RS232 handler om forbindelsen mellem én sender og én modtager, "point to point", så kan der fra hver udgang på RS422 kommunikeres data til 10 indgange. I praksis anvendes dog næsten alle RS422 interfaces til "point to point" forbindelser. Først med RS485 standarden forelå der i 1983 en anbefaling som viser, hvordan både flere sendere og flere modtagere kan kommunikere over et par transmissionsledninger ("multidrop").

Balancerede transmissionsledninger

Fig. 1 viser signaloverførsel på balan-cerede linier som den benyttes ifølge RS422 og RS485.
Senderen har her to udgange, hvis signaler altid har modsat rettet po-laritet (T+ og T-). Tilsvarende har modtageren to indgange (R+ og R-). Modtager¬kredsens udgangssignal bestemmes, groft sagt, af polariteten af spændings¬forskellen mellem R+ og R-, og ikke af spændingen mellem en signalledning og en stelledning, som det er til¬fæl¬det i en RS232 forbindelse.

balancerede_transmission

Fig. 1

For den balancerede modtager er spændingerne på signalledningerne i forhold til stel uden betydning, blot de ikke overskrider spændinger angivet som maks. ”common mode" i tabel 1.

De balancerede ledninger er derfor meget ufølsomme overfor elektromagnetisk støj, der enten induceres på transmissionsledningerne eller giver sig udslag i spændingsforskelle mellem stel på sender- og modtagersiden. Dette betyder dog ikke, at det er overflødigt at etablere en forbindelse til stel på sender- og modtagersiden. Hvis forskellen mellem de to stelspændinger overskrider maks. ”common mode", så vil modtagerkredsen nemlig ikke længere fungere korrekt, og i værste fald kan modtager og senderkreds ødelægges.              For at sikre støjimmunitet er det vigtigt, at transmissionskablet består af parvis snoede ledninger, "twisted pair". Størrelsen af støjsignaler, som induceres på signalledningerne, vil være proportional med afstanden mellem lederne. Støj der induceres i en enkelt snoning, udbalanceres i næste snoning, fordi støjen her induceres i modfase. En vigtig forudsætning for kommunikation over lange afstande er, at transmissionsledningerne er korrekt afsluttet. På fig. 1 er termineringsmodstanden vist som RT og bør tilpasses således at transmissionskablet afsluttes med en modstand på ca. 120 ohm. Hvilket typisk er den karakteristiske impedans for et snoet ledningspar. Hvis modstanden udelades, vil de signaler, der sendes på ledningen, blive reflekteret hvor kablet fysisk ender og vandre retur på ledningen. Her vil de interferere med senere udsendte signaler. På lange kabelstrækninger kan dette bevirke datafejl, især ved høje hastigheder.

“Multidrop” netværk

Som tabel 1 viser, er de elektriske data for RS422 og RS485 meget ens. Den afgørende forskel består i, at RS485 standarden tillader at flere senderudgange kan kobles til samme ledningspar. En RS485 udgang kan nemlig udkobles, dvs. et kontrolsignal kan tvinge senderens udgangstransistorer i ikke ledende tilstand, hvilket virker som om udgangsledningen var afbrudt. Ofte bruges serielportens RTS signal som kontrolsignal. Den passive tilstand tillader så, at en anden RS485-sender benytter netværket, som det f.eks. er vist på fig. 2. Når sender og modtager er tilkoblet samme ledningspar, kan sending og modtagelse ikke ske samtidig - d.v.s der benyttes ”halv duplex”. Sendere og modtagere kan tilkobles på vilkårlige punkter langs linien, og derfor skal begge transmissionskablets ender være afsluttet med en terminerings­mod­stand.

balancerede_transmission_2Fig. 2

Fig. 3, 4 og 5 illustrerer nogle simple strategier for brugen af multidrop netværk. På fig. 3 vises et 4-leder netværk, som består af to adskilte netværk, der hver har to termineringsmodstande (ikke vist på figuren). Det ses, at PC1 kan sende til PC2 og PC3, mens den samtidig modtager data fra PC2 eller PC3 på det andet ledningspar. Det kaldes fuld duplex når sending og modtagelse kan ske samtidig. PC1 kan altså skiftevis køre fuld duplex sammen med PC2 eller PC3. PC2 og PC3 kan derimod ikke kommunikere indbyrdes. Det vil derfor typisk være PC1, der sender kommandoer som PC2 og PC3 kan genkende og reagere på, f.eks. ved at sende data eller kommandoer retur til PC1. Denne strategi kaldes ofte "master/slave". PC2 og PC3 er ikke nødvendigvis pc’er. De kan f.eks. være en A/ konverter og en kontaktføler med RS485 udgang. Fig. 4 viser et 2-leder netværk, hvor terminerings-modstandene ikke er vist. Da sende- og modtage-ledningerne er fælles, kan der ikke benyttes fuld duplex. Hver enhed kan derimod skiftevis sende og modtage. Dette kaldes "halv duplex" og kræver, at software styrer TX med RTS signalet så kun én kan sende.

Fig. 5 viser en kobling med 3 adskilte netværk,

der hver har to termineringsmodstande (ikke vist på

figuren) Hver part kan sende data til sin "nabo" på den ene side, og modtage data fra "naboen" på den anden side. Det lægger op til at bruge en "token ring" strategi, hvor en blok af data sendes videre rundt i nettet indtil den når den modtager, som den var bestemt til.

Ulempen er, at der beslaglægges megen CPU tid med at læse og evt. videresende datablokke. Til gengæld kan alle parter benytte fuld duplex. Metoden er også velegnet til at etablere netværk over lange

strækninger, da der mellem hver ”nabo” på nettet

tillades op til 1,2 km afstand.

balancerede_transmission_3balancerede_transmission_4

           Fig. 3                             Fig. 4

          balancerede_transmission_5

           Fig. 5

Automatisk ”Flow control

Som nævnt benyttes RTS - signalet ofte til at aktivere senderudgangen på multidrop-netværk som vist på fig. 2. Det kræver f.eks. at RTS signalet styres af software fra en PC. Nogle typer udstyr til RS485 har imidlertid ”automatisk flow control” – hvilket vil sige, at der i RS485-udstyret er indbygget et kredsløb, som automatisk aktiverer senderen, når data skal sendes – men kun hvis der ikke er data (fra andre sendere) på netværket. Herved reduceres risikoen for ”data-kollision” betydeligt. Disse moduler benytter desuden en protokol, der udelukker risikoen for datatab som følge af kollision. ”Flow control” benyttes typisk kun ved serielle forbindelser, der benytter ”Half Duplex”, dvs. der kan ikke sendes og modtages samtidigt. Da RS232 og 422 benytter ”Full Duplex” er det oftest kun på RS485 udstyr der nogensinde er tale om automatisk ”Flow Control”.