RS485_20130216_SC

Report
RS-485
S.C. Chen
2013.02.16
Outline
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EIA-485(RS-485)簡介
RS-232/RS-422/EIA-485比較
市場需求
EIA-485 Converter Hub 想法
RS-485簡介
• EIA-485(過去叫做RS-485 或者RS485)是隸屬於OSI模
型物理層的電力特性規定為2線,半雙工,多點通訊的標
準。它的電力特性和RS-232大不一樣。用纜線兩端的電壓
差值來表示傳遞訊號。1極的電壓標識為邏輯1,另一段標
識為邏輯0。兩端的電壓差最小為0.2V以上時有效,任何
不大於12V或者不小於-7V的差值對接受端都被認為是正
確的。
• EIA-485僅僅規定了接受端和發送端的電力特性。它沒有
規定或推薦任何資料協議。EIA-485可以應用於配置便宜
的廣域網路和採用單機發送,多機接受通訊連結。它提供
高速的資料通訊速率。(10 m 時35 Mbit/s ;1200 m時
100 kbit/s1200 m)。EIA-485和EIA-422一樣 使用雙絞線進
行高電壓差分平衡傳輸,它可以進行大面積長距離傳輸
(超過4000英尺,1200米)。
簡介
• 和EIA-422相對照的是,EIA-422採用不可轉換的單發送端,
EIA-485 的發送端需要設定為發送模式,這使得EIA-485可以使
用雙線模式實作真正的多點雙向通訊。
• EIA-485推薦使用在點對點網路中,線型,匯流排型,不能是星
型,環型網路。理想情況下EIA-485需要2個終接電阻,其阻值
要求等於傳輸電纜的特性阻抗。沒有特性阻抗的話,當所有的
裝置都靜止或者沒有能量的時候就會產生雜訊,而且線移需要
雙端的電壓差。沒有終接電阻的話,會使得較快速的發送端產
生多個資料訊號的邊緣,這其中的一些是不正確的。之所以不
能使用星型或者環型的拓撲結構是由於這些結構有不必要的反
映,過低或者過高的終接電阻可以產生電磁干擾。
• EIA-485在使用四線時可以和EIA-422一樣實作全雙工。EIA-485
可以實作真正的多點通訊,在許多情況下並沒有什麼用處。在
某些限制條件下EIA-485 和EIA-422可以實作相互的連線。
RS-232, RS-422,和 RS-485序列通訊界面比較
• RS-232是最普遍的serial介面,對大多數和Windows相容的桌上
型電腦而言,是一個標準介面。RS-232在硬體連接上只能有一
個發射器和一個接收器,以全雙工方式進行資料的傳輸。部分
由的RS-232卡可支援高達1 Mbit /s的baud rate,但其他卡片的
baud rate都被限制在115.2kbits / s。這邊需要特別注意的是大多
數的IBM電腦上並沒有RS-422/RS-485的介面。
• RS-422(EIA RS-422-A Standard)則是在蘋果麥金塔電腦上使
用的serial介面。它提供了高達10 Mbits / s的數據傳輸量。 RS422使用了2條線來進行傳輸以增加baud rate的最大值和cable的
長度。RS-422被指定使用在只有一個發射器在發送訊號,而接
收器多達10個的多點連接應用的情況。
• RS-485是RS-422的改良版,擴展了RS-422的功能。 RS-485提高
了RS-422在多點連接時的限制,它可以允許多達32個設備透過
相同的傳輸線進行溝通。
RS-232, RS-422,和 RS-485序列通訊界面比較
• 任何一個RS-485的從設備(slave device)可以在不需要通過
主設備(master device)的情況下與任何其他32個從設備溝通。
且由於RS-422是一個RS-485的子集合,所以RS-485可以用
來控制RS-422的設備。
• 這兩個通訊協定都可以多點連接,但RS-485最多可以連接
32台設備,而RS-422最多可連接10台。對於這兩種通信協
定,使用者應該提供自己的終止訊號。所有的RS-485都可
以支援RS-422的介面。
• 使用RS232 時,將傳送和接收分成兩條線,所以,如果在傳
送過程中有雜訊干擾,因為它沒有其他準位參考,所以只
好把這個雜訊加入原先的訊號中一起傳送,導致接收端得
到的資料也是加了雜訊的錯誤訊號,這就是RS232 最大的
缺點
RS-232, RS-422,和 RS-485序列通訊界面比較
Specifications
RS-232
RS-422
RS-485
工作模式
單端點
差動
差動
驅動器與接收器總數(One
driver active at a time for
RS-485 networks)
1 Driver
1 Receiver
1 Driver
10 Receiver
32 Drivers
32 Receivers
最大傳輸距離
50 ft (2500 pF)
4000 ft
4000 ft
最大傳輸速度 (40 ft 4000 ft for RS-422/RS-485)
160 kbits/s (can
be up to 1MBit/s
10 MBit/s
10 MBit/s
1 ft = 0.3048 m
配合智慧電網環境需求晶焱發表具高度安全性及可靠性的RS485傳收器
• 在戶外架設,使得其容易受到雷擊及其他靜電干擾因素,
而導致大量智慧電表設備的損壞。
• 可整合發電、輸電、配電及用戶端電力網路的智慧電網
(Smart Grid),由於其具備降低用電量及提升使用端能源效
率的特性,現已被美國、歐盟、日本、南韓、中國大陸等
國家納入其節能減碳的主要政策中。
• 在中國大陸部分,國網公司已在2009年8月完成第一階段
電網技術標準制定,其中包括智慧電表的外型、通訊架構
及接口,基於安全性的考量,RS485接口已被國網規定為
智慧電表的標準接口。
配合智慧電網環境需求晶焱發表具高度安全性及可靠性的RS485傳收器
• 在歐洲,歐盟希望將在2020年之前,將境內80%電表改換裝成智慧電
表。而根據摩根史坦利的預估,全球智慧電網市場規模在2010年將達
200億元,智慧電表裝置達1億具,到2030年時,將可成長至1,000億美
元以上的規模。
• 在台灣,2010年6月份行政院核定而正式啟動的「智慧型電表基礎建
設推動方案(Advanced Metering Infrastructure;AMI)」, 台電公司目前
規劃建置AMI分為高壓(11,000V以上)用戶以及低壓用戶兩個方向。
• 經評估後先建置高壓用戶AMI,此因高壓用戶數(約23,000戶)僅佔
全體用戶數(約12,133,000戶)的0.19%,但用電量卻佔台電公司售
電量的58%,有效管理對供電效率及穩定有很大的幫助。而且高壓用
電戶通常在內部也有「能源管理系統」(Energy Manage System,
EMS)的建立,只要建置好台電與高壓用戶的供電系統,成效很快就
能出現。在98年4月6日已完成控制中心建置(位於台中區營業處),
99年9月完成第一批600具智慧型電表裝置於特高壓用戶(如台北捷運、
友達光電等),並預計在101年12月完成共約23,000的高壓以上用戶。
配合智慧電網環境需求晶焱發表具高度安全性及可靠性的RS485傳收器
• 由上述內容可知智慧電表在智慧電網中所處的關鍵地位,
因此如何維持其安全性與穩定性,以便讓個別終端裝置所
記錄的各項用電資料,能夠透過適當的資料傳輸介面,即
時且正確地傳送到遠處的集中器,避免在過程中遭有心人
士入侵與篡改便極為重要。
• 「目前微功率無線系統、PLC、乙太網路、RS485…等傳
輸介面都有相關業者在進行爭取。」不過基於前述因素的
考量,使得RS485最受到業界廣泛使用。
• 「有不少智慧電網先進國家在制定其智慧電表規格時,都
已經將RS485接口設為必備的標準項目之一。」也就是說,
未來智慧電表未必都會支援微功率無線、PLC、乙太網
路…等項目,但一定會有RS485介面的存在。
配合智慧電網環境需求晶焱發表具高度安全性及可靠性的RS485傳收器
• AZRS3082晶片中內置強大的雷擊功能TVS,是目前晶焱
RS485傳收器最大的技術突破點。
• 再者,其優越的靜態耗電及超低的等待耗電,符合目前節
能減碳的環保政策。
• 其設計的差動訊號值,更使得AZRS3082在相同速度下可以
傳輸的更遠。所以AZRS3082是訴求高性能、高穩定性、高
安全性的RS485傳收器。
市場需求
• RS485網路的架設成本不僅較其他傳輸方式更低,整體建
置的程序也非常簡便, 工程人員僅需將雙絞線用螺絲鎖緊
即可完成施工,不必使用額外的接頭及特殊工具。
• 當傳輸發送與接收兩端的地電位不同時,仍然可以傳送資
料,以及其接收端輸入靈敏度廣達-7~12V,對抗雜訊與干
擾的能力極強…等高品質資料傳輸的優勢,因此普及率很
高,除了是智慧電網的新寵兒外,現在有不少大樓的監視
器系統、門禁系統、自動照明裝置系統,以及在工廠內的
馬達控制系統、自動化設備控制系統…等,對於資料傳輸
品質要求較高的系統,都是由RS485網路所構成。
• 涵蓋範圍包括:工業控制/醫療系統, 監控領域, 建築自動
化網路
目前現有產品
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RS-485 to USB
RS-485 to RS-232(Serial communication port)
RS-485 to RS-422
RS-485 to Ethernet
RS-485 to USB
RS-485 to RS-232
RS-485 Converter Hub 想法
•具有線介面傳送訊號給接收端sensor
•接收端具有轉換介面(轉成485)
•RS232/RS-422/USB/Ethernet
•能與PC端建立連線傳送資料
•無線或有線
•主動/被動, 發出訊號索取(接收)資料
•能對外連線
•remote control
•Read/sent data
•接收端提供轉換介面
•有線/無線??
•訊號轉換介面
•接收來自發送端訊號
•主動回報
•被動回報

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