Rs485

Universidade de Brasília Instituto de Ciências Exatas Departamento de Ciências da Computação 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 RS232 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

Association(TIA) que é

é

administrado

pela

Telecommunication

Industry

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]

Grafico 1. 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 isso 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]

3. Funcionamento físico 3.1 Transceptor MAX-485

Figura 1. Transceptor RS 485

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.

3.5 Exemplo de um sistema RS-485

Figura 2. Sistema RS-485 com comunicação Half-duplex[6]

4. Aplicações 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).

Fig3. Rede de Manufatura utilizando RS 485

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 RS485.

Fig4. Esquemático do robô da Mecajun/LCVC

4.3 Modos de conecção Na figura abaixo tem-se exemplos de tipos de ligações que podem ser feitos com o formato RS-485.

Fig 5. Modos de conecção da rede[8]

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