RS485-Kommunikations anleitung

Was ist RS-485?

RS-485 (derzeit bekannt als EIA/TIA-485) ist eine Standardschnittstelle der physikalischen Kommunikationsebene, ein Signalübertragungsverfahren, die 1. Ebene des OSI (Open System Interconnection) -Modell. RS-485 wurde entwickelt, um die physikalischen Fähigkeiten der RS-232-Schnittstelle zu erweitern.

Die serielle EIA-485-Verbindung erfolgt über ein zwei- oder dreiadriges Kabel: ein Datenkabel, ein Kabel mit invertierten Daten und häufig ein Nullkabel (Masse, 0 V). Auf diese Weise tauschen Sender und Empfänger Daten über ein Twisted-Pair-Kabel aus 22 oder 24 AWG Massivdrähten aus.

Die Hauptidee hier ist, ein Signal über zwei Drähte zu transportieren. Während ein Draht das Originalsignal überträgt, transportiert der andere seine inverse Kopie. Ein solches Übertragungsverfahren bietet eine hohe Beständigkeit gegenüber Gleichtaktstörungen. Das als Übertragungsleitung dienende Twisted-Pair-Kabel kann abgeschirmt oder nicht abgeschirmt sein..

RS-485-Kommunikation: Hauptmerkmale

Trotz der Vielzahl moderner alternativer Lösungen bleibt die RS-485-Technologie heute die Basis vieler Kommunikationsnetzwerke. Die Hauptvorteile der RS-485-Schnittstelle sind:

• Zwei-Wege-Datenaustausch über ein verdrilltes Adernpaar;
• Unterstützung für mehrere Transceiver, die an dieselbe Leitung angeschlossen sind, d.h. die Möglichkeit, ein Netzwerk zu erstellen;
• Lange Kommunikationsleitung;
• Hohe Übertragungsgeschwindigkeit.

Schauen wir uns nun die Hauptmerkmale der RS-485-Kommunikation genauer an::

Bidirektionale Halbduplex-Datenübertragung

Ein serieller Datenstrom kann in eine Richtung transportiert werden, die Datenübertragung zur anderen Seite erfordert die Verwendung eines Transceivers. Ein Transceiver (allgemein als „Treiber“ bezeichnet) ist ein Gerät oder eine elektrische Schaltung, die auf der Senderseite ein physikalisches Signal bildet.

Symmetrischer Kommunikationskanal

Zum Empfangen oder Senden von Daten sind zwei äquivalente Signalleitungen erforderlich. Die Leitungen dienen zum Datenaustausch in beide Richtungen (alternativ). Der symmetrische Kanal erhöht mit Hilfe eines Twisted-Pair-Kabels die Stabilität eines Signals deutlich und unterdrückt die vom Nutzsignal erzeugte elektromagnetische Strahlung.

Multipointing

Die RS-485-Kommunikationsleitung kann mit mehreren angeschlossenen Empfängern und Transceivern arbeiten. Gleichzeitig können ein Sender und mehrere Empfänger gleichzeitig an eine Kommunikationsleitung angeschlossen werden. Alle anderen anzuschließenden Sender sollten warten, bis die Kommunikationsleitung für die Datenübertragung frei ist.

Was ist das RS485-Kommunikationsprotokoll?

Wenn die RS485-Kommunikationsleitung auf physischer Ebene betriebsbereit ist, ist es an der Zeit, über das Datenübertragungsprotokoll nachzudenken - eine Vereinbarung zwischen den Geräten des Systems über das Format der Übertragung von Datenpaketen.

Aufgrund der Natur der RS-485-Schnittstelle können RS-485-Geräte nicht gleichzeitig Daten senden und empfangen, da dies zu einem Konflikt zwischen den Sendern führt. Daher ist das deterministische Verhalten zwingend erforderlich, um Kollisionen von Datenpaketen zu vermeiden.

Beim RS485-Kommunikationsprotokoll werden die Befehle von dem als Master definierten Knoten gesendet. Alle anderen am Master angeschlossenen Knoten erhalten die Daten über RS485-Ports. Abhängig von den gesendeten Informationen antworten null oder mehr Teilnehmer auf der Leitung des Masters.

Allerdings ist diese Art der Kommunikation nicht die einzige Möglichkeit, Daten über das RS485-Protokoll auszutauschen. Es gibt einige andere Implementierungen von RS485-Netzwerken, bei denen jeder Knoten die Datenübertragung selbstständig starten kann. Allerdings ist das Risiko eines möglichen Datenverlustes in solchen Netzwerken höher.

Modbus ist eines der einfachsten Protokolle für die Interaktion von Geräten untereinander. Es ist gleichzeitig für Gerätehersteller einfach zu implementieren, was der Hauptgrund für seine Verbreitung ist, und gleichzeitig ist es für einen Techniker oder Programmierer schwierig, weil es alle Schwierigkeiten der finalen Implementierung, bei der diese mit mehrseitigen Tabellen von Registern und Variablen, ihren Adressen, verschiedenen Schreib- und Lesefunktionen und der Datenkonvertierung arbeiten muss, auf deren Schultern abwälzt.