Analog Devices ADM2482: transceiver RS485 z separacją galwaniczną
W standardzie RS485 transfer danych odbywa się za pomocą sygnałów różnicowych, co pozwala uzyskać duże odległości transferu danych. W zależności od konfiguracji systemu wymiany danych, transmisja może się odbywać simpleksowo (w danej chwili w jedną stronę, wystarczy jedna para przewodów) lub dupleksowo (jednocześnie w obydwu kierunkach, konieczne są dwie pary przewodów). Produkowany przez Analog Devices (ADI) układ ADM2482 pełni funkcję dupleksowego interfejsu warstwy fizycznej co oznacza, że zapewnia on konwersję sygnałów pomiędzy poziomami TTL/CMOS/TTL-LV a liniami różnicowymi (rysunek 1).
Rys. 1. Przykładowa konfiguracja dupleksowego systemu komunikacyjnego RS485 z układami ADM2482
W przykładzie pokazanym na rysunku 1 urządzenie master będzie odbierać dane od wielu urządzeń podrzędnych slave i wysyłać transmisję odbieraną jednocześnie przez wszystkie urządzenia podporządkowane. Zarówno odbiór danych jak i transmisja mogą przebiegać równocześnie, co wymaga zastosowania dwóch par skrętek. Do jednej podłączony jest układ odbiorczy mastera i układy nadawcze urządzeń podrzędnych natomiast do drugiej układ nadawczy mastera i układy odbiorcze urządzeń podrzędnych. Także w tym przypadku należy zadbać o podłączenie wszystkich końcówek odwracających i nieodwracających do odpowiednich przewodów skrętek.
Na rysunku 2 pokazano schemat systemu pracującego w konfiguracji simpleksowej z wykorzystaniem dupleksowego transceivera ADM2842. W tej konfiguracji mikrokontrolery współpracujące z transceiverami RS485 muszą samodzielnie zarządzać kierunkiem transmisji danych w każdym węźle.
Rys. 2. Przykładowa konfiguracja simpleksowego systemu komunikacyjnego RS485 z układami ADM2482
Obwody nadawcze i odbiorcze wszystkich układów w konfiguracji simpleks przyłączone są do tej samej pary przewodów. W połączeniu tego typu należy zadbać o to, aby różnicowe końcówki odwracające zarówno nadajników jak i odbiorników oznaczone jako B i Z były dołączone do jednego przewodu skrętki, a końcówki nie odwracające oznaczone jako A i Y do drugiego. O porządek transmisji musi zadbać protokół opracowany przez użytkownika, który musi zapobiegać m.in. jednoczesnemu nadawaniu przez dwa lub więcej urządzeń.
Najważniejszą cechą układu ADM2482, wyróżniającą go pośród konkurencji, jest separacja galwaniczna linii TTL/CMOS/TTL-LV a liniami różnicowymi. |
Schemat blokowy układu ADM2482 pokazano na rysunku 3, zaznaczono na nim barierę galwaniczną, która separuje linie TTL/CMOS/TTL-LV od linii różnicowych.
Rys. 3. Schemat blokowy układu ADM2482 z zaznaczoną barierą galwaniczną
Podstawowe cechy układu ADM2482:
|
Do przesyłu danych cyfrowych z dużymi szybkościami na odległości kilkuset lub więcej metrów wykorzystuje się transmisję różnicową w której nośnikiem sygnałów jest skrętka 2 przewodowa. W odróżnieniu od standardowej transmisji gdzie poziom logiczny kodowany jest poziomem napięcia względem masy w transmisji różnicowej stan logiczny kodowany jest jako różnica napięć w dwóch skręconych ze sobą przewodach. Skrętka jest bardziej odporna na elektromagnetyczne zakłócenia transmisji, gdyż w przypadku ich wystąpienia w obydwu przewodach generowane są siły elektromotoryczne o podobnej wartości. Ponieważ stan logiczny kodowany jest jako różnica napięć, zmiana poziomu napięcia w obydwu przewodach skrętki nie wpływa na przesyłane dane.
Na rysunku 4 pokazano schemat dupleksowego interfejsu RS485 z separacją galwaniczną, którego wygląd (po zmontowaniu na testowej płytce drukowanej, której dokumentację PCB można pobrać na końcu artykułu) pokazano na fotografii 5.
Sygnał wysyłany z węzła, o poziomie TTL/CMOS/TTL-LV, jest podawany na wyprowadzenie TxD układu ADM2842 i po przekształceniu na sygnał różnicowy pojawia się na wyjściach Y i Z. Wyjścia te można odłączyć od linii transmisyjnej po podaniu stanu niskiego na nóżkę DE. Jeżeli na nóżce DE będzie stan wysoki wyjścia Y i Z będą wysyłały sygnał różnicowy za pośrednictwem skrętki. W części odbiorczej sygnał różnicowy ze skrętki podawany jest na wejścia A i B. Po przekształceniu do poziomu TTL sygnał danych pojawia się na nóżce RxD. Wyprowadzenie RxD może zostać wyłączone (wprowadzone w stan wysokiej impedancji) przez ustawienie stanu wysokiego na nóżce RE.