Truyền thông RS-232
Giới thiệu về giao tiếp RS-232
Truyền thông nối tiếp được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử do nó tương đối đơn giản với chi phí phần cứng thấp (so với giao tiếp song song )
Giao tiếp RS – 232 được phát triển cho giao tiếp dữ liệu thiết bị đầu cuối DTE và cổng giao tiếp dữ liệu truyền thông DCE trao đổi dữ liệu nhị phân nối tiếp . RS – 232 được đặc biệt phát triển cho giao tiếp thiết bị đầu cuối dữ liệu đến modem
Kết nối phần cứng và tín hiệu truyền của RS-232
Mức tín hiệu và tốc độ truyền
– Tiêu chuẩn Rs-232 chỉ định mức điện áp tối đa lên đến 25V : ±5V, ±10V, ±12V, ±15V thường phụ thuộc và điện áp sử dụng trong hệ thống điều khiển.
-Chuẩn RS – 232 xác định mức điện áp tương ứng logic mức l và cho việc truyền dữ liệu và các đường tín hiệu điều khiển . Các tín hiệu hợp lệ nằm trong các khoảng [ + 3V , + 15V ] hoặc [ -15V , 3V ] 50 với tín hiệu GND ( Common Ground ) . Do đó , tầm giá trị ( -3V , + 3V ) không hợp lệ trong giao tiếp RS – 232 . Đối với các đường truyền tín hiệu ( TxD , RxD và các kênh thứ 2 tương đương ) logic mức 1 được xác định là điện áp âm , điều kiện tín hiệu được gọi là “ mark ” . Logic mức 0 được xác định là điện áp dương và điều kiện tín hiệu được gọi là “ space ” . Các tín hiệu điều khiển có đối cực : trạng thái asserted với mức điện áp dương và trạng thái deasserted với mức điện áp âm .
• Tiêu chuẩn RS-232 đã trải qua nhiều lần sửa đổi trong nhiều năm. Trong RS-232 ban đầu, tín hiệu sẽ chuyển đổi giữa ±25V. Kể từ thời điểm đó, đã có ba phiên bản RS-232A, RS-232B và RS-232C; những sửa đổi này đã hạ thấp điện áp có thể chấp nhận được tương ứng từ 25V xuống 12V đến 5V. Năm 1969, Ủy ban Tiêu chuẩn Hiệp hội Công nghiệp Điện tử đã thông qua RS-232C làm tiêu chuẩn cho các nhà sản xuất máy tính. Bởi vì ngày áp dụng này đã quá lâu, hầu hết các nhà sản xuất, bao gồm cả National Instruments, đã bỏ chữ “C” khỏi tên và chỉ đơn giản gọi giao thức là RS-232. Về cách sử dụng thông thường, hiện nay không có sự khác biệt giữa RS-232 và RS-232C.
• Tốc độ truyền dữ liệu và độ dài của cáp kết nối hai thiết bị với giao tiếp RS-232 có mối quan hệ với nhau. Khi tốc độ truyền tăng lên, chất lượng của tín hiệu chuyển tiếp từ điện áp này qua điện áp khác bởi vì còn phụ thuộc vào điện dung và điện cảm của dây dẫn. Tiêu chuẩn RS-232 quy định giới hạn tổng điện dung của toàn bộ cáp là 2500pF.
Hạn chế của RS-232
Mặc dù được sử dụng rông rãi nhưng RS-232 vẫn còn nhiều hạn chế như :
- Bởi vì là giao tiếp Point-to-Point nên hạn chế kết nối với các thiết bị thông minh
- Khoảng cách truyền dữ liệu khá ngắn chỉ dưới 15m nếu không dùng bộ khuếch đại
- Nếu muốn truyền đi xa thì tốc độ truyền rất chậm
- Điện áp hoạt động lớn, không phù hợp với nhiều thiết bị hiện nay
Truyền thông RS-422
Giới thiệu về truyền thông RS-422
RS-422 là truyền thông gần giống như RS-232. Chuẩn truyền thông RS422 được phát triển từ RS232 .Để cải thiện những thiết xót của giao tiếp RS232 là khoảng cách ngắn và tốc độ thấp. RS422 được cải tiến với tín hiệu giao tiếp truyền thông cân bằng giúp tăng tốc độ truyền và khoảng cách truyền .Nó cũng cho phép tối đa 10 máy thu được kết nối trên một bus cân bằng. RS422 là một đặc trưng truyền dẫn cân bằng một chiều cho truyền một máy và tiếp nhận nhiều máy. Nó được đặt tên theo tiêu chuẩn TIA / EIA-422-A
Kết nối phần cứng của chuẩn truyền thông RS422
Mức tín hiệu và tốc độ truyền
Giao diện RS-422 tương tự như RS-232 .Cho phép bạn đồng thời gửi và nhận tin nhắn trên các dòng riêng biệt (fullduplex) ,nhưng sử dụng tín hiệu vi sai cho điều này,tức là sự khác biệt tiềm năng giữa các dây dẫn A và B
Tốc độ truyền dữ liệu trong RS-422 phụ thuộc vào khoảng cách và có thể thay đổi từ 10kps (1200m) đến 10Mbps (10m)
Trong mạng RS422 ,chỉ có thể tối đa là 5 thiết bị truyền hoặc 10 tín hiệu nhận
Dòng RS-422 là 4 dây để truyền dữ liệu (2 dây xoắn để truyền và 2 dây xoắn để nhận) và một dây nối GND phổ biến.
Mức điện áp : – 6V đến + 6V (điện áp chênh lệch cực)
Tín hiệu khả dụng : Tx +, Tx-, Rx +, Rx- (Full duplex)
Ưu nhược điểm của chuẩn truyền RS422
RS-422 tương tự như giao thức RS-232 và có thể được thiết lập theo cùng một cách, tuy nhiên, nó vẫn có một vài ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Đặc biệt là ở vấn đề bạn cần mua PC hỗ trợ cổng RS422 hoặc ít nhất là bộ chuyển đổi RS422 sang RS232, vì PC thường không sử dụng tiêu chuẩn RS422 này.
Tốc độ truyền của RS-422 nhanh hơn và có khả năng đa điểm. Ngoài ra, bạn có thể thấy rằng có ít thiết bị hỗ trợ RS422 hơn. Một số ưu điểm là:
Chạy đường dài – Thường được hỗ trợ lên đến 500 feet và với các bộ lặp, thậm chí có thể đạt được khoảng cách xa hơn. Multi-Drop – Thông thường, có thể kết nối tối đa 32 thiết bị trên mỗi cổng và thậm chí nhiều hơn bằng cách sử dụng các bộ lặp.
Chống nhiễu – Vì nó sử dụng cặp truyền và nhận FLOATING riêng biệt (bốn dây), nó cung cấp khả năng chống nhiễu tốt hơn so với RS232.
Multi-Drop – Thông thường, có thể kết nối tối đa 32 thiết bị trên mỗi cổng và thậm chí nhiều hơn bằng cách sử dụng các bộ lặp. Các thiết bị được phân biệt bởi các địa chỉ duy nhất được gán cho từng thiết bị.
Ví dụ: nếu bạn có 5 thiết bị được gắn vào một cổng, chúng sẽ được xử lý từ đơn vị 1 đến 5. Nếu bạn muốn liên lạc với đơn vị số 1, bạn gửi lệnh đến đơn vị số 1. Tất cả các đơn vị NGHE lệnh, nhưng chỉ đơn vị địa chỉ sẽ trả lời. Điều này cũng áp dụng cho RS485. Các địa chỉ có thể được đặt qua các công tắc hoặc phần mềm, tùy thuộc vào thiết kế của thiết bị
Truyền thông RS485
Cách đấu nối phần cứng
Kiểu đấu 2 dây
Kiểu đấy 4 dây
Mức tín hiệu và tốc độ truyền
RS-485 là một trong những tiêu chuẩn giao tiếp linh hoạt nhất
• Ngưỡng giới hạn qui định cho VCM đối với RS-485 được nới rộng ra khoảng -7V đến 12V, cũng như trở kháng đầu vào cho phép lớn gấp ba lần so với RS-422.
• Khoảng cách lên đến 1200 m
• Tốc độ truyền lên đến 10Mbps
• Lên tới 32 thiết bị truyền(driver) trên cùng đường tín hiệu
• Lên tới 32 thiết bị nhận(receiver) trên cùng đường tín hiệu
Phạm vi làm việc tối đa là từ -6V đến 6V (khi hở mạch), trạng tháilogic của tín hiệu chỉ được định nghĩa trong khoảng từ ±1,5V đến±5V đối với đầu ra (bên phát) và từ ±0,2V đến ±5V đối với đầu vào(bên thu)
- RS-485 cho phép nối mạng 32 tải đơn vị (unit load, UL), ứng với 32 bộ thu phát hoặc nhiều hơn, tùy theo cách chọn tải cho mỗi thiết bị thành viên
- Gần đây giảm tải xuống còn 1/2UL hoặc 1/4UL, tức là tăng trở kháng đầu vào lên hai hoặc bốn lần, để tăng số trạm lên 64 hoặc 128.Tuy nhiên, tăng số trạm theo cách này sẽ gắn với việc phải giảm tốc độ truyền thông, vì các trạm có trở kháng lớn sẽ hoạt động chậm hơn
- Giới hạn 32 tải đơn vị xuất phát từ đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền thông nhiều điểm.
- Các tải được mắc song song và vì thế việc tăng tải sẽ làm suy giảm tín hiệu vượt quá mức cho phép.
- Theo qui chuẩn, một bộ kích thích tín hiệu phải đảm bảo dòng tổng cộng 60mA
- Hai trở đầu cuối mắc song song tương ứng tải 60Ω (120Ω tại mỗi đầu) với điện áp tối thiểu 1,5V, tạo dòng tương đương với 25mA
- 32 tải đơn vị mắc song song với dòng 1mA qua mỗi tải (trường hợp xấu nhất), tạo dòng tương đương với 32mA.
Ưu nhược điểm của chuẩn truyền RS485
- RS485 là sản phẩm kế thừa của RS232, chúng ra đời nhằm để khắc phục những nhược điểm còn tồn tại trên chuẩn giao tiếp RS232 trước đó.
- RS485 so với các chuẩn giao tiếp khác có lẽ là chuẩn duy nhất có khả năng kết nối nhiều máy phát và máy thu trong cùng một mạng.
- Với RS485, chúng ta cũng có thể kết nối nhiều thiết bị với mạng.
- Với các máy thu RS485 mặc định có điện trở đầu vào là 12 kΩ, chúng ta còn có thể kết nối lên đến 32 thiết bị.
- Với đầu vào RS485 có điện trở cao, chúng ta có thể kết nối tối đa 256 thiết bị.
- Khi kết nối các thiết bị với khoảng cách xa, chúng ta dùng thêm bộ lặp để tăng thêm số lượng thiết bị kết nối vào đường mạng và giúp tín hiệu ổn định, tránh nhiễu.
- Ngoài ra, với sự sắp xếp hai dây cho mỗi tín hiệu, tín hiệu có thể được truyền nhanh hơn trên khoảng cách lớn.
