RS422 och RS485 – Hur och varför?

RS-standarderna:

Interfacestandarden för seriell transmission, RS232 blev antagen 1969. Både innan och efter har detta gränssnitt varit så populärt att flera varianter har uppfunnits.

Dessa varianter har på olika sätt försökt att spränga de gränser som RS232 har fastlagd för kabellängderoch hastigheter, där den nuvarande gränsen är 15 meter, medan överföringshastigheten är högst 921,6 Kbit/sek för RS232. (Se tabellen nedan.)

EIA-standard

RS232c

RS422a

RS485

Signalöverföring

Obalanserad

Obalanserad

Obalanserad

Antal sändare och

antal mottagare

1 sändare

1 mottagare

1 sändare

10 mottagare

32 sändare

32 mottagare

Max. kabellängd

15 m

1200 m

1200 m

Max. överföringshastighet

921,6 Kbit/sek

10 Mbit/sek

10 Mbit/sek

Max. “common mode”

±3 V

±7 V

+12 V, -7 V

Utgångsspänning

±5 V till ±15 V

Min. ±2 V

Min. ±1.5 V

Sändar-belastning

3 till 7 kW

Min. 100 W

Min. 60 W

Mottagarens ingångsmotstånd

3 till 7 kW

4 kW

12 kW

Mottagarens känslighet

±3 V

±200 mV

±200 mV

Mottagarens hystare

1,15 V

50 mV

50 mV

För att tillgodose detta behov blev rekommendationen RS422 antagen. Den beskriver hur man med balanserade signaler kan kommunicera över avstånd upp till 1200 meter med en hastighet på upp till 10 Mbit/sek. Medan RS232 är en standard förbindelsen mellan en sändare och en mottagare ("point to point"), så tillåter RS422 varje utgång att kommunicera data till 10 ingångar. I praktiken används dock de flesta RS422-portar till "point to point"-förbindelser. Först med RS485-standarden kom 1983 en rekommendation som beskriver hur flera sändare och mottagare kan kommunicera över ett par transmissionsledningar ("multidrop").

Balanserade transmissionsledningar

Figur 1 visar signalöverföring på balanserade linjer enligt RS422 och RS485-standarderna. Här har sändaren två utgångar vars signaler alltid har motsatt riktad polaritet (T+ och T-). Motsvarande har mottagaren två ingångar (R+ och R-). Mottagarkretsens utgångssignal bestäms av polariteten av spänningsskillnaden mellan R+ och R-, inte av spänningen mellan  signalledning och jordledning som är fallet i en RS232-förbindelse.

Figur 1

För den balanserade mottagaren är spänningarna på signalledningarna i förhållande till jord utan betydelse, så länge de inte överskrider spänningar angivna som max. ”common mode" i tabellen ovan.

  De balanserade ledningarna är därför mycket okänsliga för elektromagnetisk störning, som antingen induceras på transmissionsledningarna eller ger utslag i spänningsskillnader mellan jord på sändar- och mottagare sidan. Detta betyder dock inte att det är meningslöst att jorda på sändar- och mottagare sidan. Om skillnaden mellan de två jordspänningarna överskrider max. ”common mode" kommer nämligen mottagarkretsen inte längre att fungera på rätt sätt och i värsta fall kan mottagar- och sändarkretsarna förstöras. För att säkerställa störningsimmunitet är det viktigt att transmissionskabeln består av partvinnade ledningar ”twisted pair”. Styrkan på störningssignaler som induceras på signalledningarna är proportionell mot avstånden mellan ledarna. En störning som induceras i en tvinnad ledning utjämnas av nästa tvinnade ledning eftersom dess störning induceras i mot fas. En viktig förutsättning för kommunikation över långa avstånd är att transmissionsledningarna är korrekt avslutade. I figur 1 visas terminatorerna som R_T och de bör anpassas så att transmissionskabeln avslutas med en impedans på c:a 120 W, vilket är den normala impedansen för ett tvinnat lednings par. Om motståndet utelämnas kommer de signaler som skickas på ledningen att reflekteras där kabeln fysiskt slutar och kommer tillbaka på ledningen. Dessa signaler kommer då att bli störningar för senare utsända signaler. På långa kabelavstånd kan detta medföra datafel, särskilt vid höga överföringshastigheter.

Fortsättning på nästa sida