RS-232, RS-422 và RS-485 đề cập đến các giao diện truyền dữ liệu kỹ thuật số. Chuẩn RS-232 được biết đến như một cổng COM hoặc cổng nối tiếp của máy tính thông thường (mặc dù Ethernet, FireWire và USB cũng có thể được coi là cổng nối tiếp). Giao diện RS-422 và RS-485 được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp để kết nối các thiết bị khác nhau.

Bảng so sánh dưới đây cho thấy sự khác biệt chính giữa các giao diện RS-232, RS-422 và RS-485.

* Đối với giao diện RS-232, không cần thiết phải sử dụng tất cả các đường tiếp xúc. Thông thường, các đường TxD, RxD và GND được sử dụng, các đường còn lại là cần thiết để kiểm soát luồng dữ liệu. Bạn sẽ hiểu rõ hơn trong bài viết.

Thông tin được truyền qua giao diện RS-232, RS-422 và RS-485 được cấu trúc như một giao thức, ví dụ, giao thức Modbus RTU được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp.

1. Giao diện RS-232

Giao diện RS-232 (TIA/EIA-232) dành cho việc tổ chức truyền dữ liệu giữa máy phát hoặc thiết bị đầu cuối (Thiết bị đầu cuối dữ liệu tiếng Anh, DTE) và thiết bị thu hoặc truyền thông (Thiết bị truyền thông dữ liệu tiếng Anh, DCE) sơ đồ point-to-point.

Tốc độ của RS-232 phụ thuộc vào khoảng cách giữa các thiết bị, thường ở khoảng cách 15 mét, tốc độ là 9600 bps. Ở khoảng cách tối thiểu, tốc độ thường là 115,2 kbps, nhưng có phần cứng hỗ trợ tốc độ lên tới 921,6 kbps.

Giao diện RS-232 hoạt động ở chế độ song công fullduplex, cho phép bạn gửi và nhận thông tin cùng một lúc, vì các dòng khác nhau được sử dụng để nhận và truyền. Điều này trái ngược với chế độ bán song công, khi một liên kết được sử dụng để nhận và truyền dữ liệu, nó bị hạn chế đối với hoạt động nhận và truyền cùng một lúc.

• Thông tin trên giao diện RS-232 được truyền kỹ thuật số theo logic 0 và 1.
• Logic “1” (MARK) tương ứng với điện áp trong phạm vi từ -3 đến -15 V.
• Logic “0” (SPACE) tương ứng với điện áp trong phạm vi từ +3 đến +15 V.

Ngoài hai đường truyền và nhận, các đường đặc biệt để điều khiển luồng phần cứng và các chức năng khác có sẵn trên RS-232.

Để kết nối với RS-232, một đầu nối D-sub đặc biệt được sử dụng, thường là DB9 9 chân và DB25 25 chân ít được sử dụng ít hơn.

Các đầu nối DB được chia thành:

• Male – “daddy” (plug, pin)
• Female – “mother” (socket, socket).

Pinout của đầu nối DB9 cho RS-232

Cáp nối DB9 cho RS-232

Có ba loại thiết bị kết nối với RS-232: Thiết bị đầu cuối-đầu cuối DTE-DTE, thiết bị liên lạc đầu cuối DTE-DCE, modem-modem DCE-DCE.

Cáp DTE-DCE được gọi là “cáp thẳng”, vì các tiếp điểm được kết nối một với một.

Cáp DCE-DCE được gọi là “cáp modem null”, hay nói cách khác là cáp chéo.

Dưới đây là bảng của tất cả các loại dây cáp, và sau đó một bảng với bản dịch các thuật ngữ chính sang tiếng Nga được trình bày riêng.

Pinout của cáp thẳng DB9 cho RS-232

Pinout của cáp modem null DB9 cho RS-232

Bảng với sơ đồ pin của đầu nối DB9 và DB25

Để làm việc với các thiết bị RS-232, bạn thường chỉ cần 3 liên hệ: RXD, TXD và GND. Nhưng một số thiết bị yêu cầu tất cả 9 liên hệ để hỗ trợ chức năng điều khiền luồng.

Cấu trúc của dữ liệu truyền trong RS-232

Một tin nhắn được gửi qua RS-232/422/485 bao gồm một bit start, một số bit dữ liệu, bit chẵn lẻ và bit stop.

Bit bắt đầu là bit biểu thị sự bắt đầu truyền, thường là 0.

Bit dữ liệu - 5, 6, 7 hoặc 8 bit dữ liệu. Bit đầu tiên là bit ít quan trọng hơn.

Bit chẵn lẻ - Một bit dành cho kiểm tra chẵn lẻ. Phục vụ cho việc phát hiện lỗi. Nó có thể lấy các giá trị sau:

Tính chẵn lẻ (EVEN) lấy một giá trị sao cho số lượng đơn vị trong tin nhắn là chẵn

Oddness (ODD), nhận một giá trị sao cho số lượng đơn vị trong tin nhắn là số lẻ

• Always 1 (MARK), bit chẵn lẻ sẽ luôn là 1
• Always 0 (SPACE), bit chẵn lẻ sẽ luôn là 0
• Không được sử dụng (NONE)
• Bit Stop - một bit cho biết việc hoàn thành việc truyền thông điệp, có thể lấy các giá trị 1, 1.5 (Bit dữ liệu = 5), 2. Ví dụ: giảm 8E1 có nghĩa là 8 bit dữ liệu được truyền, một bit chẵn lẻ được sử dụng trong Chế độ NGAY và một bit dừng chiếm một bit.

Kiểm soát lưu lượng trong RS-232

Để không mất dữ liệu, có một cơ chế kiểm soát luồng dữ liệu, cho phép dừng tạm thời truyền dữ liệu để ngăn bộ đệm tràn ra.

Có một phương pháp kiểm soát phần cứng và phần mềm.

Phương pháp phần cứng sử dụng đầu ra RTS / CTS. Nếu máy phát sẵn sàng gửi dữ liệu, thì nó sẽ đặt tín hiệu trên đường RTS. Nếu người nhận sẵn sàng nhận dữ liệu, nó sẽ đặt tín hiệu trên dòng CTS. Nếu một trong các tín hiệu không được đặt, sẽ không có truyền dữ liệu.

Phương pháp phần mềm sử dụng các ký tự Xon và Xoff (trong ký tự ASCII Xon = 17, Xoff = 19) được truyền bằng cách sử dụng cùng các đường truyền TXD / RXD làm dữ liệu chính thay vì các pin. Nếu không thể nhận được dữ liệu, máy thu sẽ truyền ký hiệu Xoff. Để tiếp tục truyền dữ liệu, biểu tượng Xon được gửi.

Làm cách nào tôi có thể kiểm tra hoạt động của RS-232?

Khi sử dụng 3 tiếp điểm, đủ để đóng RXD và TXD với nhau. Sau đó tất cả các dữ liệu được chuyển sẽ được chấp nhận trở lại. Nếu bạn có RS-232 đầy đủ, thì bạn cần giải nén một đoạn đặc biệt. Các liên hệ sau đây phải được kết nối trong đó:

2. Giao diện RS-422

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 10 kbps (1200 mét) đến 10 Mbps (10 mét).

Trong mạng RS-422, chỉ có thể có một thiết bị truyền và tối đa 10 thiết bị 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.

Các dây xoắn (cặp xoắn) với nhau cho phép bạn thoát khỏi nhiễu truyền tải, bởi vì nhiễu hoạt động như nhau trên cả hai dây và thông tin được rút ra từ sự khác biệt tiềm năng giữa các dây dẫn A và B của một đường dây.

Điện áp trên các đường dữ liệu có thể nằm trong phạm vi từ -6 V đến +6 V.

Sự khác biệt logic giữa A và B lớn hơn +0.2 V.

Logic 1 tương ứng với chênh lệch giữa A và B nhỏ hơn -0,2 V.

Tiêu chuẩn RS-422 không xác định một loại đầu nối cụ thể, thông thường nó có thể là khối đầu cuối hoặc đầu nối DB9.

Sơ đồ chân pin RS-422 phụ thuộc vào nhà sản xuất thiết bị và được chỉ định trong tài liệu dành cho thiết bị.

Khi kết nối thiết bị RS-422, bạn cần tạo một dấu thập giữa các chân RX và TX, như trong hình.

Do khoảng cách giữa máy thu và máy phát RS-422 có thể đạt tới 1200 mét, sau đó để ngăn phản xạ tín hiệu từ cuối đường dây, nên đặt một điện trở kết thúc 120 ohm đặc biệt hoặc “đầu cuối”. Điện trở này được đặt giữa các tiếp điểm RX + và RX ở đầu và cuối dòng.

Làm cách nào có thể kiểm tra hoạt động của RS-422?

Để kiểm tra các thiết bị có RS-422, tốt hơn là sử dụng bộ chuyển đổi từ RS-422 sang RS-232 hoặc USB (I-7561U). Sau đó, bạn có thể sử dụng phần mềm để làm việc với cổng COM.

3. Giao diện RS-485

Trong công nghiệp, giao diện phổ biến nhất là RS-485 (EIA-485), vì RS-485 sử dụng cấu trúc liên kết đa điểm, cho phép bạn kết nối một số máy thu và máy phát.

Giao diện RS-485 tương tự như RS-422 ở chỗ nó cũng sử dụng tín hiệu vi sai để truyền dữ liệu.

Có hai loại RS-485:

• RS-485 với 2 tiếp điểm, hoạt động ở chế độ bán song công
• RS-485 với 4 tiếp điểm, hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn

Trong chế độ song công hoàn toàn, bạn có thể đồng thời nhận và truyền dữ liệu và ở chế độ bán song công có thể truyền hoặc nhận.

Trong một phân đoạn của mạng RS-485 có thể có tới 32 thiết bị, nhưng với sự trợ giúp của các bộ lặp bổ sung và bộ khuếch đại tín hiệu lên đến 256 thiết bị. Tại một thời điểm, chỉ có một máy phát có thể hoạt động.

Tốc độ hoạt động cũng phụ thuộc vào chiều dài của dòng và có thể đạt 10 Mbit / s ở 10 mét.

Điện áp trên các đường dây nằm trong phạm vi từ -7 V đến +12 V.

Tiêu chuẩn RS-485 không xác định một loại đầu nối cụ thể, nhưng nó thường là khối đầu cuối hoặc đầu nối DB9.

Sơ đồ chân của đầu nối RS-485 phụ thuộc vào nhà sản xuất thiết bị và được chỉ định trong tài liệu hướng dẫn sử dụng.

Kết nối thiết bị RS-485 với 2 tiếp điểm.

Kết nối thiết bị RS-485 với 4 đường.

Để phù hợp với dòng ở khoảng cách lớn, RS-485 cũng được trang bị điện trở kết thúc 120 Ohm ở đầu và cuối dòng.

Làm cách nào có thể kiểm tra hoạt động của RS-485?

Nếu bạn có một thiết bị có RS-485 và bạn muốn thử nghiệm nó, điều đơn giản nhất là kết nối nó với máy tính thông qua bộ chuyển đổi.