Aplicações em Redes RS-485 O padrão RS-485, criado em 1983, é capaz de prover uma forma bastante robusta de comunicação multiponto. Vem sendo muito utilizado na indústria em controle de sistemas e comunicação de dados de baixa densidade. Se uma planta possui até 32 máquinas automáticas ou outros dispositivos distantes até 1200 metros e com porta de comunicação serial, os equipamentos podem ser monitorados ou controlados por uma rede baseada em RS485, que torna-se um protocolo de comunicação padrão para esse tipo de solução. O protocolo se faz necessário para gerenciar a única linha (dois pares de fios) de comunicação (HALFDUPLEX) com até 32 pontos. Isso define que os dados não podem ser transmitidos e recebidos ao mesmo tempo. O mesmo padrão elétrico RS485 pode ser usado sem protocolo, desde que a comunicação seja ponto a ponto unidirecional ou bidirecional controladas por Fluxo. Por exemplo: As características básicas do RS-485 são: Conversão RS-485
Taxa de transmissão Exemplos de redes RS-485 Configurações conversor RS-232 x RS-485 (Dispositivo EF-232-485) Onde: 1 – Terminador 120r. 2 – Loop CTS-RTS. 3 – Fluxo DTR/RTS. 4 – Ful<>Hal. 5 – RX por Fonte: http://www.comm5.com.br/desenvolvedores/artigos.asp?IDArtigo=15 | |
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segunda-feira, 9 de abril de 2012
APLICAÇÕES EM REDES RS-485
PROTOCOLO RS-485 ATUAL EIA-485 ou TIA-485
Universidade de Brasília
Instituto de Ciências Exatas
Disciplina de Transmissão de Dados
Professor Jacir L Bordim
RS-485
Grupo 10
Eduardo de Morais V Silva – 02/81859
Fillipe Y Saad Sobrinho – 02/97682
Jose Adriany V de Aquino – 02/86176
Resumo
Este trabalho consiste na apresentação do protocolo RS-485 , hoje conhecido
como EIA-485 ou então TIA-485, serão evidenciadas suas características,
funcionamento físico e aplicações. Ao longo de todo trabalho serão feitas
comparações com o padrão RS-232, hoje conhecido como EIA-232,proporcionando
maiores esclarecimentos. Sumário
1. Introdução
2. Características
2.1 Órgão Regulador
2.2 Modo de Operação
2.3 Distância de Transmissão
2.4 Taxa de Transmissão
2.5 Comunicação Multiponto
2.6 Conversão RS-232/RS-485
2.7 Canais de Comunicação
2.8 Protocolos de Comunicação
3. Funcionamento físico
3.1 Transceptor MAX-485
3.2 Modos de Operação
3.3 Problemas físicos
3.4 Conversor RS-232/RS-485
3.5 Exemplo de um sistema RS-485
4. Aplicações
4.1 Mestre/Escravo
4.2 Comunicação Half-duplex com todos se comunicando
4.3 Modos de conecção
5. Referências
1. Introdução
Se uma aplicação consiste de vários dispositivos em lugares diferentes, ou se
um sistema é composto de diversas unidades, cada uma com determinada função,
certamente um meio de comunicação entre eles se faz necessário. Apesar do RS-
232 ser a interface mais comumente utilizada para comunicação serial, ele tem suas
limitações. O padrão RS-485, criado em 1983[8], é capaz de prover uma forma
bastante robusta de comunicação multiponto que vem sendo muito utilizada na
indústria em controle de sistemas e em transferência de dados para pequenas
quantidades e taxas de até 10 Mbps.
Primeiramente serão mostradas as características do protocolo RS-485,
seguida do seu funcionamento físico e por ultimo dois exemplos de aplicações
práticas. 2. Características
2.1 Órgão responsável
O padrão RS-485 é administrado pela Telecommunication Industry
Association(TIA) que é responsável pelo setor de comunicação da Electronic
Industries Alliance (EIA), e este último é credenciado pelo American National
Standards Institute (ANSI).[1][2]
2.2 Modo de Operação
No RS-232, os sinais são representados por níveis de tensão referentes ao
terra. Há um fio para transmissão, outro para recepção e o fio terra para referência
dos níveis de tensão. Este tipo de interface é útil em comunicações ponto-a-ponto a
baixas velocidades de transmissão. Visto a necessidade de um terra comum entre
os dispositivos, há limitações do comprimento do cabo a apenas algumas dezenas
de metros. Os principais problemas são a interferência e a resistência do cabo.Já o
padrão RS-485 utiliza um princípio diferente, no qual apenas dois fios são utilizados,
que serão chamados de A e B de agora em diante. Nesse caso tem-se nível lógico
1 quando, por exemplo A for positivo e B negativo, conseqüentemente tem-se nível
lógico 0 quando B for positivo e A negativo.Verifica-se que o nível lógico é
determinado pela diferença de tensão entre os fios, daí o nome de modo de
operação diferencial.[7]
2.3 Distância de transmissão
Umas das vantagens da transmissão balanceada é sua robustez à ruídos e
interferências. Se um ruído é introduzido na linha, ele é induzido nos dois fios de
modo que a diferença entre A e D dessa interferência é tende a ser quase nula, com
isso o alcance pode chegar a 4000 pés, aproximadamente 1200 metros.[4] Vale citar
que o padrão RS-232 em sua taxa máxima de comunicação alcança em torno de 50
pés, aproximadamente 15 metros.[3]
2.4 Taxa de transmissão
Como foi visto, o alcance do padrão RS-485 pode chegar a 4000 pés, porém
quanto maior a distância a ser percorrida pelos dados menor será a taxa de
transmissão, tem-se como base que para distância de até 40 pés a taxa pode
chegar a 10Mbps e para uma distância de 4000 pés a taxa varia em torno de
100Kbps. O gráfico abaixo demonstra de forma clara a relação entre transmissão e
taxa de comunicação.[4]
Distancia X Taxa de transmissão
2.5 Comunicação Multiponto
Como o padrão RS-485 foi desenvolvido para atender a necessidade de
comunicação multiponto o seu formato permite conectar até 32 dispositivos, sendo 1
transmissor e 1 receptor por dispositivo.[4]
2.6 Conversão RS-232/RS-485
Outra grande vantagem do padrão RS-485 é a facilidade de conversão do
padrão RS-232 ao RS-485, simplesmente utilizando um CI, com is
so tem-se que a
compatibilidade com dispositivos já existentes no mercado é mantida, visto que a
maioria dos computadores já possui saída RS-232.
2.7 Canais de comunicação
O protocolo RS-485 é do tipo half-duplex. [4]
2.8 Protocolo de comunicação
O padrão RS-485 não define e nem recomenda nenhum protocolo de
comunicação.[7]
Ro: Saída para recepção[6]
RE: habilitação da recepção[6]
DE: habilitação da transmissão[6]
DI: Entrada para transmissão[6]
VCC,GND: Alimentação do circuito integrado[6]
A: Entrada não inversora[6]
B: Entrada inversora[6]
3.2 Modo de operação
Normalmente conecta-se juntos os pinos RE e DE de forma que o transceptor
esteja apenas recebendo ou transmitindo.Para que um dispositivo transmita um
dado pelo barramento, é necessário ativar o pino DE, fazendo com que RE seja
desabilitado, para então transmitir a informação necessária pelo pino DI, e ao fim da
transmissão, desabilitar DE reabilitando RE, de forma que o transceptor volte ao
modo de recepção. O CI deve sempre permanecer em modo de recepção. [6]
3.3 Problemas físicos
Quando todos os dispositivos estão em modo de recepção, o nível lógico do
barramento pode ficar indefinido, assim adicionam-se resistores de pull-up no pino A
e pull-down no pino B.Outro problema que ocorre é a reflexão do sinal, este
problema pode ser evitado colocando-se dois resistores de igual valor entre as linhas
A e B. [6]
3.4 Conversor RS-232/RS-485
O protocolo RS-232 opera em níveis de tensão de 15 Volts a -15 Volts, já o
protocolo RS-485 opera com nível lógico TTL na entrada, assim necessitamos de um
conversor de tensões, em exemplo é o CI MAX 232.Deve-se ainda ter um pino de
controle do RS-232 para ativar/desativar os modos de recepção/transmissão do CI
do RS-485.
4.1 Mestre/escravo
É o tipo de aplicação onde um dispositivo central é quem comanda os demais
dispositivos. O dispositivos escravos recebem um endereço e apenas respondem ao
mestre quando são chamados. Tem-se assim uma forma de evitar colisões de
dados na rede, visto que apenas o mestre ou o escravo estão transmitindo.Uma
grande forma de aplicação desse sistema é em industrias de manufaturas, onde um
computador central comanda várias máquinas ( CNC, máquina de comando
numérico).
4.2 Comunicação Half-duplex com todos se comunicando
É o tipo de aplicação onde todos dispositivos comunicam-se entre si. O
funcionamento do protocolo de comunicação depende da aplicação, assim como
evitar choques de informação depende do protocolo adotado.Um exemplo aqui
colocado é o sistema do robô desenvolvido pela Mecajun/LCVC para o desafio
inteligente de robôs no ENECA.
Uma webcam transmite as informações para a placa central (Vortex86), esta toma
as decisões e envia a placa de controle dos motores. Quando um evento ocorre na
placa de controle com os sensores de toque e luz a informação deve ser enviada
tanto para os motores como para a placa central, pois a possibilidade de batidas, ou seja, necessita de um método de comunicação flexível, que é possibilitado pelo RS-485.
4.3 Modos de conecção
Na figura abaixo tem-se exemplos de tipos de ligações que podem ser feitos
com o formato RS-485.
5. Referências
1. http://www.eia.org/ - acesso em 21/02/2006
2. http://www.tiaonline.org- acesso em 21/02/2006
3. http://www.RS-485.com/- acesso em 21/02/2006
4. http://www.national.com/an/AN/AN-1057.pdf- acesso em 21/02/2006
5. http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/736- acesso em
21/02/2006
6. http://www.maxim-ic.com acesso em 21/02/2006 - Low-power, SlewRate_Limited RS-485/RS-422 Transceivers
7. Transceivers and Repeaters Meeting the EIA RS-485 Interface Standard –
National semiconductor - Application Note 409
8. Ten Ways to Bulletproof RS-485 Interfaces – National semiconductors –
Application Note 1067
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