RS 232

Az RS-232 (Revised Standard 232) aszinkron soros kommunikációs szabványt az Electronic Industries Association (EIA) fejlesztette ki. Az RS-232 kialakítás napjainkban is gyakran alkalmazott szabványosított adatátviteli eljárás, amelyet lehet 9 illetve 25 pólusú csatlakozó-val használni. A szabvány megalkotása során figyelembe vették azt, hogy az interfész bár-mely vezetékeinek összekötése során az eszközben kár ne keletkezzen.

Az RS-232 rendszer kétirányú, full duplex kommunikációs csatorna, ahol a jel egy a logi-kai villamos GND szinthez képest létrejövő feszültségként jelenik meg. Inaktív állapotban a jel a GND szinthez képest mérve negatív, míg aktív állapotban a jelszint pozitív.

1.9. ábra: Az „á” betű átvitele (ASCII kódja = 10000101B)

A bináris adatjelet +3V és +15V feszültség tartományban definiált logikai alacsony (SPACE), és a -15V és -3V tartományban értelmezett logikai magas (MARK) szint valósítja meg. A kimeneti jelszint +15V és -15V között váltakozik, ahol a +3V és a -3V közötti tarto-mány a tiltott sáv, amelynek szükségessége a zajelnyelésben nyilvánul meg. Az átvitt bitek időtartama nem lehet tetszőleges, értékét a szabvány szabályozza, amelynek értéke a bitidő

szabványsorból választható az alkalmazás igényeinek megfelelően. Az egy bit átviteléhez szükséges időtartam reciproka az úgynevezett baud rate, melynek tipikus értékei: 1200, 2400, 4800, 9600 bit/sec).

Az RS-232 kialakítás az aszimmetrikus volta miatt rendkívül nagy érzékenységgel bír a külső elektromos zavarokra, amely csökkenthető a kábel árnyékolásával, illetve kiküszöböl-hető a jelek szimmetrikus RS-422 vagy RS-485 rendszerre alakításával.

A jelek átviteléhez alacsony kapacitású kábel szükséges, mivel a szabvány szerint (EIA/RS-232) egy ér maximális kapacitása 2500 pF lehet. Megfelelő kapacitású kábel (átla-gos kábelek kapacitása 100 pF/m, a jobb minőségűeké, pedig 40-50 pF/m) esetén a szabvány által elérhető maximális távolság 15 m lehet. A kábel minőségén kívül másik, a rendszer kapacitását számottevően befolyásoló tényező a túlfeszültség-levezető védődiódák kapacitása, melyek kapacitása 500-1000 pF is lehet egyenként, amely jelentősen csökkenti a használható kábel hosszúságát. A 2500 pF maximális kábelkapacitást még tovább csökkenti a vevő 20 pF értékű bemeneti kapacitása.

1.5.6. RS-422

Az RS-422 egy szimmetrikus pont-pont közötti adatátvitelre kialakított rendszer, melyet az RS-232 rendszernél nagyobb távolságok áthidalására és nagyobb adatsebesség elérésére terveztek. Az ilyen rendszernek megfelelő áramkörök két, egymással nem azonos föld poten-ciálú vezetékkel rendelkeznek. Az RS-422 adatátvitel segítségével hálózatok is létrehozhatóak maximálisan 10 eszköz részére úgy, hogy 1 adó és 10 vevő csatlakozik a buszhoz. A szab-ványban kizárólag jelkarakterisztikák vannak definiálva, a csatlakozó típusok és bekötési módok nincsenek meghatározva. A szabvány 1200 m-ben határozza meg az adatátviteli távolság maximumát, amely 115 KBaud sebesség esetén reálisan mindössze 1000 m körüli, amennyiben meghajtóként egy személyi számítógép kommunikációs port-ját alkalmazzuk.

1.10. ábra: Az RS-422 kommunikációra használható meghajtó (MAX489) áramkör bekötése 2 eszköz esetén a buszt lezáró ellenállásokkal

Az RS-422 adó minden kimenetén megjelenő jelszint ±7V nagyságú feszültség. A jelszint 200 mV-ra csökkenését a vevő még érvényes jelként fogadja. Az átvitt jel két állapota a következő módon valósul meg. Ha a meghajtó ’A’ kivezetése negatív a ’B’-hez képest a vonal logikai magas szintre (MARK), ellenkező esetben, vagyis ha a meghajtó A kivezetése pozitív a B-hez képest, akkor a vonal logikai alacsony (SPACE) szintre kerül. Az RS-422 rendszernél a meghajtó mindig engedélyezett állapotban van.

Az RS-422 rendszer kialakításához sodrott érpárú vezeték használata szükséges, amely az állóhullám mentes jelátvitelt biztosítja. A vezeték végét egy adott értékű ellenállással kell lezárni. A rendszerben csak egy meghajtó van a hálózaton, ezért a lezáró ellenállást az utolsó vevőhöz lehető legközelebbi helyre kell elhelyezni a kábelen.

1.11 ábra: Az RS-422 kommunikációra használható meghajtó (MAX489) áramkör bekötése 2 eszköz esetén mindkettő vonalon full-duplex kommunikációval, a buszt lezáró ellenállásokkal

1.5.7. RS 485

A szabvány nem különbözik nagymértékben az előbbiekben ismertetett RS 422-től. A szab-vány nem tartalmaz egyértelmű utasításokat a csatlakozó felületeket és a bekötést illetően, azonban szigorú előírásokat közöl a jelek karakterisztikájával kapcsolatosan. Ez a fajta kom-munikáció is master-slave alapú. A szabvány során sodrott érpáron keresztül, és szimmetriku-san történik az adatátvitel. A számunkra fontos információt a vezetékek közötti potenciálkü-lönbség előjele szolgáltatja. A vonalpáron megengedett egynél több adó és vevő csatlakozta-tása is. Kialakítható fél-duplex (half-duplex) és tejesen-duplex (full-duplex) összeköttetés, az előbbihez két az utóbbihoz négy vezeték alkalmazása szükséges. A buszra csatlakoztatott eszközök maximális száma 32 lehet, ha ezt meghaladó számút kívánunk a buszhoz rendelni, akkor a vonalerősítők alkalmazása elkerülhetetlen. A szabványt ipari környezetben alkalmaz-zák és a maximálisan áthidalható távolság 1200m, jelerősítések alkalmazása nélkül.

1.12 ábra: Az RS-485-ös kommunikációra használható meghajtó (MAX481) áramkör bekö-tése 4 eszköz esetén a buszt lezáró ellenállásokkal

A kommunikáció az úgynevezett multi-drop elven működik, amelyet úgy alakítanak ki, hogy a master adat kimenete csatlakozik az összes slave eszköz adat bemenetére, azonban a slave adat kimenetek villamosan közösítve kapcsolódnak a master adatbemenetére. Ebben a tulajdonságban tér el az előbb ismertetett RS 422 és RS 232 szabványoktól, amelyek pont-pont összeköttetéseket hivatottak szolgálni. A szabvány lehetőséget nyújt busz rendszer kialakítására, mivel azonban egyidejűleg csak egy master adhat jelet, meg kell oldani a vezér-lő jel átadását.

Alkalmazható kábelek

A gyakorlatban a fent említett soros kommunikációs hálózatok kialakításához csavart érpár szükséges, amely lehet árnyékolt (STP) és árnyékolatlan (UTP). A vezetékek csavarását az egymásra gyakorolt hatásukból kialakuló interferencia elkerülése indokolja. Az alkalmazott vezetékek általánosságban 4 egymástól eltérő csavarszámú érpárt tartalmaznak, amely az érpárok egymásra hatását akadályozza meg. A csavarások száma azonban befolyásolja a sebességet is, amely a nagyobb szám esetén nagyobb érték. A kábelek ára a méterenkénti csavarások növekedésével arányosan nő. A kábelek három legfontosabb jellemzője a vezeték-átmérő, a kapacitás és a hullámimpedancia, amely lehet 100 illetve 120 Ohm.