Dálkový přenos dat po komunikačních linkách

Co je RS 422, RS 485 a srovnání s RS 232

Pojem RS 232 je vzhledem k popularitě dnešních PC velice známý. U RS 422 & 485 je situace poněkud odlišná: používá se spíše v průmyslovém prostředí a v systémech pro řízení a přenos dat (maloobjemových, žádné stovky Mb/s).

Jaký je tedy mezi RS 232 a RS 422 & 485 rozdíl? Signály RS 232 jsou reprezentovány napěťovými úrovněmi vzhledem k zemi. Pro každý signál jeden vodič + společný zemní vodič, vůči němuž jsou napěťové úrovně vztaženy. Tento způsob je vhodný pro point-to-point komunikaci při nízkých rychlostech. Například na port COM 1 u PC může být připojená myš, na COM 2 modem atd. To je příklad point-to-point komunikace, jeden port, jedno zařízení. Zapojení signálů vyžaduje společnou zem, tudíž se dostáváme k omezené délce vodičů – maximálně cca 30 až 60 metrů (hlavní roli hraje odpor dlouhého vedení a snadná zarušitelnost). V krátkosti tedy, RS 232 bylo vyvinuto pro komunikaci lokálních zařízení a podporuje jeden vysílač a jeden přijímač.

RS 422 & 485 používá poněkud odlišný princip: pro každý signál používá jedno twistedpair (TP) vedení, tj. 2 vodiče smotané kolem sebe. Z elektrického hlediska mluvíme tzv. Balanced data transmision, nebo také Differential voltage transmission. Laicky řečeno, označíme-li si jeden vodič z TP jako A druhý jako B, pak je-li signál neaktivní, je napětí na A záporné a na B kladné. V opačném případě, signál je aktivní, je A kladné a B záporné. Pochopitelně se jedná o rozdíl (diferenci) mezi vodiči A a B. Pro RS 422 & 485 může délka vedení dosahovat až 4000 stop (cca 1200 metrů) a běžně vyráběné obvody dosahují přenosových rychlostí 2.5 MB/s.

Jaký je rozdíl mezi RS 422 a RS 485? Elektrický princip je stejný: Obojí používá diferenční vysílače s alternujícím napětím 0 a 5V. RS 422 je však určena, podobně jako RS 232 pro point-to-point komunikaci. RS 422 používá dva oddělené TP vodiče a data mohou být přenášena v obou směrech současně. RS 422 se často používá na prodloužení vedení RS 232, nebo v průmyslovém prostředí.

RS 485 se používá pro multipoint komunikaci, více zařízení může být připojeno na jedno signálové vedení. Stejně jako například sítě ETHERNET, vedené po koaxiálním kabelu. Většina RS 485 systémů používá Master/Slave architekturu, kde má každá slave jednotka svojí unikátní adresu a odpovídá pouze na jí určené pakety. Tyto pakety generuje Master (například PC) a periodicky obesílá všechny připojené slave jednotky.

V tomto článku budeme hovořit především o Master/Slave architektuře, protože na 95% aplikací to stačí. Ve speciálních případech (zabezpečovací systém atd..) se však používá vylepšená obdoba tzv. multiprocesorové komunikace známé z procesorů 8X51. Tento systém používá pouze jedno vedení na obousměrnou komunikaci, ale není určen žádný Master. Všechna zařízení ohlašují odeslání paketu o určité délce a zároveň poslouchají, zda byla data v pořádku odeslána. Pokud se tak nestalo, zastaví komunikaci a čekají, co se stalo. V té době je možno po lince přenést urgentní pakety. Tento systém se výborně hodí např. pro zařízení, která potřebují ihned přenést zařízení velmi důležitá a aktuální data, aniž by čekaly, až na něj přijde řada a Master mu dá příležitost. V praxi je však přenos užitečných dat výrazně menší, než v prvním případě (cca o 30% méně efektivní).
V Master/Slave architektuře slave nikdy nezačíná komunikaci. Je tedy pochopitelné, že master musí vysílat správné adresy.