https://ipc2u.cz/articles/simple-decisions/zakladni-rozdily-mezi-rs-232-rs-422-a-rs-485/
17:23 21.08.2018
Katalog Novinky +420-727 965 000 sales@ipc2u.cz
Sady
Vybrané zboží
Vybrané zboží
Vybrané zboží
Cena na vyžádání
Registrace / Autorizace
Autorizace
Uživatelské jméno:
Heslo:


Zapomněli jste heslo? Zaregistrovat se
Zapomněli jste heslo?
E-mail:
Zapomněli jste heslo?
Průmyslové počítače a řešení pro automatizaci a komunikace
Ringhofferova 115/1,  155 21 Praha 5 , Czech Republic
+49 511 807 259-0, sales@ipc2u.cz
Košík
Cena na vyžádání
Sleva -
Celkem:

Základní rozdíly mezi RS-232, RS-422 a RS-485

Základní rozdíly mezi RS-232, RS-422 a RS-485

RS-232, RS-422 a RS-485 jsou rozhraní pro digitální přenos dat. Standard RS-232 se častěji označuje jako COM port nebo také sériový port (nicméně za sériový port je možné považovat i rozhraní Ethernet, FireWire či USB). Rozhraní RS-422 a RS-485 nacházejí široké využití v průmyslovém prostředí, kde se využívají k propojení nejrůznějších zařízení.

Základní rozdíly mezi rozhraními RS-232, RS-422 a RS-485 jsou uvedeny v tabulce.

NázevRS-232RS-422RS-485
Druh přenosuPlný duplexPlný duplexPoloviční duplex (dvouvodičová verze),
plný duplex (čtyřvodičová verze)
Maximální vzdálenost15 metrů při rychlosti 9600 bit/s1200 metrů při rychlosti 9600 bit/s1200 metrů při rychlosti 9600 bit/s
Používané vodiče (vývody)TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, GND*TxA, TxB, RxA, RxB, GNDDataA, DataB, GND
Topologie sítěDvoubodový spojDvoubodový spojVícebodový spoj
Maximální počet připojených zařízení11 (10 zařízení v režimu přijímače)32 (více s použitím opakovačů, obvykle do 256)

Pro rozhraní RS-232 není nutné využívat všechny vodiče – obvykle se používají vodiče TxD, RxD a společné ukostření GND, ostatní vodiče slouží k řízení přenosu dat. Podrobnosti najdete níže.

Data přenášená pomocí rozhraní RS-232, RS-422 a RS-485 mohou být strukturována do podoby jakéhokoli protokolu – v průmyslovém prostředí se například často využívá protokol Modbus RTU.

Popis rozhraní RS-232

Rozhraní RS-232 (TIA/EIA-232) je určeno k přenosu dat a komunikaci mezi vysílačem nebo terminálem (Data Terminal Equipment, DTE) a přijímačem nebo komunikačním zařízením (Data Communications Equipment, DCE) ve dvoubodovém režimu.

Rychlost přenosu záleží na vzdálenosti mezi zařízeními. Na vzdálenost 15 metrů je běžná rychlost přenosu 9600 bit/s. Při nejkratší možné vzdálenosti pak rychlost přenosu dosahuje 115,2 kbit/s, existují však i zařízení, která podporují rychlost přenosu až 921,6 kbit/s.

Rozhraní RS-232 pracuje v duplexním režimu, což umožňuje současný příjem i odesílání dat, protože se pro příjem a odesílání využívají odlišné vodiče. Tím se liší od poloduplexního režimu, kdy se pro přenos i odesílání dat využívá pouze jeden vodič, což znamená, že v poloduplexním režimu je v každém konkrétním okamžiku možný buď jen příjem, nebo jen odesílání informací.

K přenosu dat dochází v rozhraní RS-232 v digitální podobě, za použití logických hodnot 0 a 1.

Logická 1 (MARK) odpovídá napětí v rozmezí od -3 V do -15 V.

Logická 0 (SPACE) odpovídá napětí v rozmezí od +3 V do + 15 V.

Vedle dvou oddělených vodičových linek pro příjem a odesílání má rozhraní RS-232 také další vodiče, které umožňují hardwarové řízení přenosu a využívání dalších funkcí.

Pro připojení k rozhraní RS-232 se používá konektor D-Sub – nejčastěji jde o 9pinový DB9, méně často se lze setkat s 25pinovým DB25.

D-Sub konektory se dělí na dva typy: „male“, neboli „samčí“ (vidlice, pin) a „female“, neboli „samičí“ (zásuvka, socket).

Rozložení vývodů DB9 pro RS-232

Rozložení vývodů DB9 pro RS-232

Existují tři typy připojení zařízení pomocí RS-232: terminál-terminál, neboli DTE-DTE, terminál-komunikační zařízení, neboli DTE-DCE a modem-modem, neboli DCE-DCE.

Kabel typu DTE-DCE se označuje jako „přímý“, nebo také „rovný“, jelikož kontakty na sebe sedí přímo.

Kabel typu DCE-DCE se označuje jako „křížený“, nebo také cross kabel.

Níže jsou uvedeny tabulky rozložení vývodů (pinů) pro všechny jmenované druhy kabelů a dále také tabulka s překladem základních pojmů do češtiny.

Rozložení vývodů přímého kabelu DB9 pro RS-232

Rozložení vývodů kříženého kabelu DB9 pro RS-232

Tabulka rozložení vývodů u kabelů DE9 a DB25.

DB9DB25ZkratkaNázevPopis
18CDCarrier DetectDetekce nosné
23RXDReceive DataPříjem dat
32TXDTransmit DataOdesílání dat
420DTRData Terminal ReadyTerminál oznamuje modemu, že je připraven komunikovat
57GNDSystem GroundSignalizace se společnou kostrou
66DSRData Set ReadyModem oznamuje terminálu, že je připraven komunikovat
74RTSRequest to SendSignál terminálu modemu – komunikační cesta je volná
85CTSClear to SendSignál modemu terminálu – komunikační cesta je volná
922RIRing IndicatorIndikátor zvonění

Pro používání zařízení s rozhraním RS-232 většinou stačí pouze 3 vodiče: RXD, TXD a GND. Některá zařízení však pro podporu funkce řízení přenosu vyžadují všech 9 vodičů.

Struktura přenášených dat u rozhraní RS-232

Jedna sekvence přenášená pomocí RS-232/422/485 se skládá ze start bitu, několika datových bitů, paritního bitu a stop bitu.

Start bit – bit, který označuje zahájení přenosu, obvykle má hodnotu 0.

Datové bity (data bits) – 5, 6, 7 nebo 8 datových bitů. Prvním bitem v přenosu je nejméně významný bit.

Paritní bit (parity bit) – bit určený pro kontrolu parity. Slouží k odhalování chyb a může být následujícího druhu:

  • Sudá parita (EVEN) – hodnota je taková, aby počet jednotek v přenosu byl vždy sudý
  • Lichá parita (ODD) – hodnota je taková, aby počet jednotek v přenosu byl vždy lichý
  • Vždy 1 (MARK) – hodnota paritního bitu je vždy 1
  • Vždy 0 (SPACE) – hodnota paritního bitu je vždy 0
  • Žádná parita (NONE)

Stop bit – bit, který označuje konec datové sekvence, může mít délku 1, 1,5 (datový bit = 5) nebo 2 bity.

Například zápis 8E1 značí, že je přenášeno 8 datových bitů, paritní bit má hodnotu EVEN a stop bit má délku jednoho bitu.

Řízení přenosu s využitím RS-232

Aby nedošlo ke ztrátě dat, existuje mechanismus řízení přenosu, který umožňuje přenos dočasně pozastavit, a předejít tak přeplnění schránky.

Existuje hardwarový a softwarový způsob řízení přenosu.

Hardwarové řízení využívá pinů RTS/CTS. Když je vysílač připraven k odeslání dat, vyšle signál na pin RTS. Když je přijímač připraven data přijímat, vyšle signál na pin CTS. Pokud není jeden ze signálů poslán, k přenosu dat nedojde.

Softwarový způsob používá místo pinů dvojici znaků X-ON a X-OFF (v ASCII jde o znaky s kódem 17 – X-ON a 19 – X-OFF), které se přenáší prostřednictvím vodiče TXD/RXD, stejně jako základní data. V případě, že nelze přijmout data, vyšle přijímač znak X-OFF. Pro obnovení přenosu je nutné vyslat znak X-ON.

Jak zkontrolovat funkčnost RS-232?

Při použití tří vodičů stačí jen spojit RXD a TXD – v takovém případě budou všechna přenesená data přijata zpět. Pokud máte plný RS-232, budete muset rozletovat speciální záslepku, ve které mezi sebou propojíte následující vývody:

DB9DB25Spojit
1 + 4 + 66 + 8 + 20DTR -> CD + DSR
2 + 32 + 3Tx -> Rx
7 + 84 + 5RTS -> CTS

Popis rozhraní RS-422

Rozhraní RS-422 je podobné rozhraní RS-232, protože díky odděleným vodičům také umožňuje současně data vysílat i přijímat (jde tedy o plný duplex), ale využívá k tomu diferenciální přenos, tedy rozdíl potenciálů mezi vodičem A B.

Rychlost přenosu dat při použití RS-422 záleží na vzdálenosti a může se pohybovat od 10 kbit/s (1200 metrů) do 10 Mbit/s (10 metrů).

Síť s RS-422 může obsahovat jeden vysílač a až 10 přijímačů.

Rozhraní RS-422 se skládá ze 4 kabelů pro příjem a odesílání dat (dvě kroucené dvojlinky pro příjem a dvě kroucené dvojlinky pro odesílání) a jedné společné kostry GND.

Využití kroucených dvojlinek umožňuje eliminovat přeslechy a šum, protože rušení působí na oba kabely v páru stejně, a k získání potřebné informace se využívá rozdíl potenciálů vodičů A a B v jedné lince.

Napětí na datových vodičích se může pohybovat od -6 V do + 10 V.

Logické 0 odpovídá rozdíl mezi A a B větší, než +0,2 V.

Logické 1 odpovídá rozdíl mezi A a B menší, než -0,2 V.

Standard RS-422 nevyžaduje konkrétní typ konektoru – nejčastěji to bývá svorkovnice nebo DB9.

Rozložení vývodů RS-422 záleží na výrobci a je uvedeno v návodu od výrobce.

Při zapojení RS-422 je nutné překřížit RX a TX vývody tak, jak je zobrazeno na obrázku.

Protože vzdálenost mezi přijímačem a vysílačem může u RS-422 dosahovat až 1200 metrů, je nutné instalovat speciální rezistory (terminátory) s odporem 120 Ω, aby se předešlo odrážení signálu od konce vedení. Tyto rezistory se instalují mezi vývody RX+ a RX- na oba konce linky.

Jak zkontrolovat funkčnost RS-422?

Pro kontrolu funkčnosti zařízení s RS-422 je nejlepší použít převodník mezi RS-422 a RS-232 nebo USB (I-7561U). Díky tomu totiž budete moci využít software pro práci s COM porty.

Popis rozhraní RS-485

V průmyslovém prostředí se nejčastěji používá rozhraní RS-485 (EIA-485), které využívá vícebodovou topologii, což umožňuje zapojení více přijímačů i vysílačů.

Rozhraní RS-485, stejně jako RS-422, využívá pro přenos dat diferenciální signál.

Existují dva typy RS-485:

  • dvouvodičová verze, která funguje v poloduplexním režimu
  • čtyřvodičová verze, která funguje v plně duplexním režimu

Plný duplex umožňuje současné přijímání i odesílání dat, zatímco v poloduplexním režimu se tyto akce musí střídat.

Na jedné sběrnici RS-485 může být až 32 zařízení, ale při použití opakovačů a zesilovačů signálů může maximální počet dosáhnout až 256 zařízení. V každém daném okamžiku může vysílat pouze jedno zařízení.

Také tady závisí rychlost přenosu na vzdálenosti a při 10 metrech může dosahovat až 10 Mbit/s.

Napětí se pohybuje v rozmezí od -7 V do +12 V.

Standard RS-485 nevyžaduje konkrétní typ konektoru, nejčastěji to však bývá svorkovnice nebo DB9.

Rozložení vývodů RS-485 záleží na výrobci a je uvedeno v návodu od výrobce.

Schéma zapojení RS-485 zařízení se 2 vodiči.

Pro správné fungování na větší vzdálenosti je u rozhraní RS-485 rovněž nutné nainstalovat na oba konce linky zakončovací rezistory s odporem 120 Ω.

Jak zkontrolovat funkčnost RS-485?

Pokud chcete zkontrolovat funkčnost zařízení s RS-485, nejjednodušší cestou je připojit ho k počítači pomocí převodníku, například UPort 1150, a využít speciální software, který podrobněji popisujeme níže.

Software pro práci s rozhraními RS-232/422/485

V počítači se rozhraní RS-232/422/485 zobrazí jako běžné COM porty. Díky tomu je možné použít jakýkoli program nebo utilitu pro správu COM portů.

Každý výrobce má pro správu a práci s COM porty svůj vlastní program.

Například společnost MOXA vyvinula balíček utilit PComm Lite, z nichž jedna umožňuje práci s COM porty.

Výrobce ICP DAS zase nabízí možnost využít program DCON Utility Pro, který podporuje protokoly Modbus RTU, ASCII a DCON.

https://ipc2u.cz/articles/simple-decisions/zakladni-rozdily-mezi-rs-232-rs-422-a-rs-485/
17:23 21.08.2018