Porovnanie rs232 a rs485. MAXIM transceivery pre priemyselné rozhrania

RS-232 a RS-485

RS-232 a RS-485 sú dva štandardy pre elektrický prenos, ktoré sú staršie ako moderné počítače. A napriek svojmu veku sa vo veľkej miere používajú dodnes. Hlavným rozdielom medzi nimi je počet drôtov, ktoré používajú. RS-232 používa 9 samostatných vodičov; aj keď niektoré konektory ako DB25 majú viac kolíkov; Prídavné kolíky sa nepoužívajú a sú len spojené so zemou. Na druhej strane, RS-485 používa iba 3 vodiče; 2 pre prenos dát a 1 pre všeobecnú oblasť. Použitie menšieho počtu káblov znamená, že RS-485 je nákladovo efektívnejšie ako RS-232, pretože náklady na zapojenie sú nižšie.

Jednou z výhod RS-232 je, že je už plne kompatibilný s duplexom. RS-485 môže pracovať iba v polovičnom duplexnom režime, pokiaľ nie je použitá druhá sada vodičov, takže jedna sada sa používa na vysielanie a druhá na príjem.

Medzi RS-232 a RS-485 je tiež rozdiel, pokiaľ ide o napätie, ktoré používajú. RS-485 používa iba kladných a záporných 5V na vytvorenie rozdielového napätia, ktoré potom prijímač rozpozná ako jednotky a nuly. Na druhej strane RS-232 odporúča vysielacie napätie ±12 V, aj keď maximum je ±15 V. Úroveň napätia sa môže na prijímacej strane znížiť na ±3 V a stále je pre prijímač zrozumiteľná.

Ďalšou výhodou RS-485 je vynikajúci dosah. Jedno pripojenie RS-485 môže dosiahnuť 4000 stôp. alebo 1200 m Na porovnanie, káble RS-232 majú typický dosah 50 stôp. alebo 15 m Pomocou špecializovaných káblov je možné rozšíriť rozsah káblov RS-232, ale len do 1000 stôp. alebo približne 300 m.

Aj keď obidva tieto štandardy prenosu energie neboli určené pre počítačový priemysel, v určitom okamihu zaznamenali široké použitie. RS-485 sa kedysi používal s SCSI a RS-232 bolo bežné rozhranie pre modemy, klávesnice, myši a mnoho ďalších počítačových periférií. RS-232 je teraz zastaraný a postupne sa vyraďuje v prospech iných štandardov, ako sú USB a Firewire. Ale veľa počítačov má stále port RS-232 kvôli kompatibilite. RS-485 sa tiež postupne vyraďuje z počítačového vybavenia, ale je široko používaný v iných elektronických zariadeniach; príkladom je monitorovanie CCTV kamier.

1.RS-232 používa 9 vodičov, zatiaľ čo RS-485 používa iba 3. 2.RS-232 je plne duplexný a RS-485 je polovičný duplex. 3.RS-232 pracuje pri ±15V, zatiaľ čo RS-485 pracuje iba pri ±5V. 4.RS-485 má väčší dosah ako RS-232. 5.RS-232 je v počítačoch bežnejší ako RS-485.

Robert Gee, preklad a dodatky Vladimír Rentyuk

Oba protokoly rozhrania – RS 485 (štandard fyzickej vrstvy pre asynchrónne rozhranie) a CAN (Controller Area Network – štandard priemyselnej siete zameraný predovšetkým na integráciu rôznych akčných členov a senzorov do jednej siete) – existujú od polovice 80. rokov 20. storočia. boli prvýkrát zavedené ako štandardy na organizovanie komunikačných kanálov. Po dlhú dobu sa tieto rozhrania vyvíjali samostatne, bez toho, aby sa navzájom dotýkali. Ale čas plynul a situácia sa začala meniť. prečo? Krátka diskusia v rámci článku nám to pomôže pochopiť.

Na rozdiel od predchádzajúcich štandardov fyzickej vrstvy, najmä RS-423, RS-422 a RS-232, bol príchod RS-485 skutočne evolučným krokom. Komunikačné systémy podporujúce tento štandard sú viacbodovým systémom a majú až 32 uzlov v jednom systéme (s až 256 opakovačmi).

Približne v rovnakom čase, keď boli vytvorené vyššie uvedené rozhrania pre aplikácie, ako sú počítačové klávesnice a myši, tlačiarne a zariadenia priemyselnej automatizácie, bolo rozhranie CANbus navrhnuté ako automobilová komunikačná platforma navrhnutá Robertom Boschom, majiteľom spoločnosti Robert Bosch Company. GmbH, aby sa znížili náklady na výrobu automobilov. Táto zbernica sa stala alternatívou k tradičným hrubým viacžilovým automobilovým káblom a zjednodušila ich inštaláciu vďaka použitiu viacuzlových zberníc. Automobilové rozhranie CAN, ktoré bolo prvýkrát predstavené v modeli BMW‑850 v roku 1986, ušetrilo viac ako 2 km rôznych káblov! Okrem toho sa výrazne znížil počet konektorov, pričom odhadovaná úspora hmotnosti stroja je 50 kg. Tak sa stalo, že RS‑485 bol určený pre potreby priemyselného trhu a CAN pre automobilový a dopravný segment, no postupne si našiel miesto v aplikáciách takpovediac mimo svojej jurisdikcie, teda v automobilovom, resp. letecký priemysel.

Vďaka svojej vysokej odolnosti v drsných prostrediach, ktoré sa vyskytujú v automobilových aplikáciách, schopnostiam odolným voči chybám a jedinečnému spracovaniu správ sa CANbus teraz používa na miestach, kde to ešte nebolo. Súčasné trendy na trhu dokazujú čoraz rozšírenejšie prijímanie zbernice CANbus, ktorá niekedy nahrádza RS-485 v tradičných priemyselných programoch.

Podľa správ o trhu sa zavádzanie CANbus exponenciálne zvyšuje, čo je pre trh rozhraní výnimočné. A hoci správy neoddeľujú priemyselné a automobilové trhy, mnohí súhlasia s tým, že priemyselné trhy tvoria približne 20 – 30 % celkovej produkcie. Nárast používania rozhraní v automobilovom priemysle možno pripísať rozšíreniu elektroniky, ktorá sa dnes nachádza v automobiloch. Moderné autá disponujú sofistikovanými mikroprocesorovými systémami potrebnými pre funkcie, ako sú cúvacie kamery, automatické parkovanie, informačno-zábavné systémy, detekcia mŕtveho uhla a ďalšie. Vznik týchto subsystémov je spojený s nárastom počtu senzorov a mikrokontrolérov v automobile, ktoré sú potrebné na spracovanie informácií zo všetkých zložitých systémov fungujúcich vo vnútri automobilu. Ešte v 90. rokoch minulého storočia začali mnohé automobilky s prechodom od manuálnych prevodoviek k automatom a neskôr k elektronicky riadeným prevodovkám založeným na údajoch mikrokontroléra o rýchlosti, polohe škrtiacej klapky a informáciách z barometrických senzorov. Dnes na jednom vozidle napočítate cez 100 senzorov a mikrokontrolérov, z ktorých mnohé komunikujú cez CAN zbernicu. Dokonca aj plne elektrická Tesla S má vo vnútri 65 mikrokontrolérov .

Priemyselný trh tiež zaznamenáva nárast prijatia rozhrania CAN. Priemyselné aplikácie CAN majú pomerne široký rozsah a sú inštalované v širokej škále aplikácií – od komerčných bezpilotných lietadiel (dronov) až po ovládanie výťahov a dokonca aj komerčné kosačky na trávu. Dodávatelia čipov si túto skutočnosť uvedomujú a vyvíjajú produkty, ktoré uspokoja rastúcu potrebu CAN mimo tradičného automobilového trhu. Ďalším faktorom, ktorý prispieva k rastúcemu prijímaniu CAN v priemyselnom sektore, je presun mnohých automobilových inžinierov do priemyselného segmentu, kde prirodzene uplatnili svoje skúsenosti so zbernicou CAN a jej jedinečnými výhodami. Ďalším dôvodom pre prijatie rozhrania CAN na priemyselnom trhu je jeho prirodzená odolnosť voči chybám a schopnosť efektívne spracovávať rámce správ na viacuzlovej zbernici.

Na vysvetlenie výhod CAN oproti RS-485 je najlepšie oceniť podobnosti a rozdiely medzi týmito dvoma štandardmi - ISO 11898-2-2016 a TIA/EIA-485 (v súčasnosti ANSI TIA/EIA-485-A) resp. Oba štandardy definujú úrovne vysielača/prijímača, ktoré sú zobrazené na diagrame (obrázok 1) pre stranu vysielania.

Oba protokoly majú rozdielny výstup. Výstup RS-485 je klasický diferenciálny signál, v ktorom je jeden signál prevráteným, čiže zrkadlovým obrazom druhého. Výstup A je neinvertujúca linka a výstup B je invertujúca linka. Rozdielový rozsah +1,5...+5 V sa rovná logickej 1 alebo hodnote a limity -1,5...-5 V sa rovnajú logickej 0 alebo medzere. Signál s úrovňou v rozsahu –1,5…+1,5 V sa považuje za nedefinovaný. Je dôležité poznamenať, že keď sa RS-485 nepoužíva, jeho výstup je v stave vysokej impedancie.

Zbernica CAN má mierne odlišný výstupný diferenciálny signál. Ide teda o dva výstupy v podobe dátových liniek CANH a CANL, ktoré sú vzájomným odrazom (obr. 1) a predstavujú prevrátenú logiku. V dominantnom stave (nulový bit používaný na označenie priority správy) sú CANH-CANL definované ako 0, keď je napätie na nich +1,5 ... +3 V. V recesívnom stave (1 bit a nečinný stav zbernice) signál budiča je definovaný ako logická 1, keď je rozdielové napätie v rozsahu –120...+12 mV alebo blízke nule.

Ryža. 1. Porovnanie prijateľných úrovní rozdielových výstupných signálov ovládačov RS 485 a CAN

Pre stranu prijímača štandard RS‑485 definuje vstupný rozdielový signál, keď je v rozsahu ±200 mV...+5 V. Pre CAN je vstupný diferenciálny signál +900 mV...+3 V, a recesívny režim je v rozsahu -120...+500 mV. Keď je zbernica v pohotovostnom režime alebo keď nie je zaťažená a transceiver je v recesívnom stave, napätie na linkách CANH a CANL by malo byť v rozmedzí 2-3 V.

RS‑485 aj CAN majú požadované snímacie schopnosti na spracovanie aplikácií, kde môže byť signál zoslabený v dôsledku charakteristík a kvality použitého kábla (tieneného alebo netieneného) a dĺžky káblov, čo môže ovplyvniť kapacitu pripojenia systému. Ak chcete porovnať prijateľné úrovne rozdielových vstupných signálov zo strany prijímača RS‑485 a CAN, pozrite si Obr. 2.

Ryža. 2. Porovnanie prijateľných úrovní vstupných rozdielových signálov pre RS 485 a CAN zo strany prijímača

Okrem toho majú oba štandardy na koncoch vedenia inštalované ukončovacie odpory s rovnakou hodnotou 120 ohmov. Tieto odpory sú potrebné na zabezpečenie prispôsobenia komunikačného vedenia charakteristickej impedancii prenosového vedenia a tým zabránenie odrazu signálu. Ostatné technické špecifikácie, ako je rýchlosť prenosu dát a počet povolených uzlov, slúžia len na informačné účely a nepredstavujú prísne požiadavky, ktoré musia byť splnené. Aby sme vyhoveli potrebám trhu, väčšina vyrobených transceiverov RS-485 a CAN prekračuje štandardnú rýchlosť prenosu dát a povolený počet uzlov. Napríklad integrovaný poloduplexný RS-485 transceiver priemyselnej kvality z čipu MAX22500E od Maxim dosahoval rýchlosť 100 Mbps. A nový štandard CAN-FD, ISO 11898-2:2016, hoci definuje charakteristiky časovania pre rýchlosti 2 a 5 Mbit/s, neobmedzuje rýchlosť prenosu dát na 5 Mbit/s. CAN transceivery prekročia požiadavky ich štandardu rovnakým spôsobom ako RS-485 transceivery. Čo sa týka tolerancie bežného režimu, parameter CMR (Common-Mode Range) pre RS-485 je –7…+12 V a pre CAN –2…+7 V.

Mnohé aplikácie však vyžadujú vyšší výkon CMR, čo platí pre oba typy uvažovaných rozhraní. Je to spôsobené tým, že sa používajú hlavne pre viacuzlové zbernice a ich uzly môžu mať napájacie zdroje s rôznymi výkonovými transformátormi alebo káble môžu byť v tesnej blízkosti zariadení s dostatočne výkonnými striedavými elektromagnetickými poľami, ktoré môžu ovplyvniť uzemnenie medzi uzly systému. Vzhľadom na množstvo rôznych aplikácií pracujúcich v náročných priemyselných prostrediach sú preto často potrebné vyššie tolerancie CMR nad štandardné úrovne -7 až +12 V.

Na vyriešenie tohto problému existujú transceivery novej generácie RS-485 a CAN, ktoré majú oveľa širší rozsah odolnosti voči bežnému rušeniu, a to až do ±25 V. V schéme znázornenej na obr. 3 ukazuje kolísavý rozsah spoločného režimu pre RS-485 transceiver. Hoci napäťový signál spoločného režimu stúpa a klesá, pokiaľ je úroveň napätia spoločného režimu (VCM) v prijateľnom rozsahu, nemá to vplyv na signál diferenciálnej zbernice a prijímač je schopný prijímať a rozpoznať signál na linke. bez chyby. Schéma na obr. Obrázok 3 zobrazuje prijateľný rozsah variácie signálu spoločného režimu pre RS‑485.

Ryža. 3. Vysvetlenie parametra CMR na príklade RS 485 transceivera

Ďalšou črtou spoločnou pre CAN aj RS-485 transceivery je ochrana proti poruchám. Zariadenia chránené proti chybám majú vnútorný obvod, ktorý chráni pred účinkami prepätia na výstupoch vstupného ovládača prijímača. Je to potrebné na ochranu zariadení pred náhodnými skratmi medzi miestnym zdrojom energie a prenosovými vedeniami. V tejto oblasti čipy Maxim zaujímajú vedúce postavenie v tomto odvetví. Ako napríklad v súčasnosti široko používaný MAX13041, zaručujú úrovne ochrany proti poruchám až do ±80 V a dokonca s určitou dodatočnou rezervou, kým ochranný obvod úplne nezlyhá a zlyhá. . Okrem toho je dôležité, aby bola táto úroveň ochrany zaručená bez ohľadu na to, či je transceiver napájaný alebo je bez napätia.

Medzi hlavné dôvody, prečo sa v priemyselných aplikáciách uprednostňujú transceivery CAN namiesto RS-485, je spôsob spracovania správ na zbernici. Vo viacuzlovom systéme používanom na komunikáciu s mikroprocesorom RS-485 môžu nastať prípady, keď sa súčasne odosiela viacero správ. Čo niekedy vedie ku kolíziám, inak známym ako konkurencia. Ak k tomu dôjde, stav zbernice môže byť nesprávny alebo neurčitý, čo spôsobuje chyby údajov. Okrem toho môže takáto konkurencia poškodiť alebo zhoršiť parametre výkonu, keď je viacero vysielačov/prijímačov RS‑485 na zbernici v rovnakom stave a jeden vysielač/prijímač je v opačnom stave. Jediný vysielač RS-485 by potom mohol vyžadovať pomerne značné množstvo prúdu, čo by pravdepodobne spôsobilo vypnutie čipu z dôvodu prekročenia maximálnej povolenej teploty alebo dokonca trvalé poškodenie systému. Tu má CANbus veľkú výhodu oproti protokolu RS‑485. Pomocou CANbus je možné vyriešiť problém prenosu viacerých správ na linke zoradením každej z nich.

Ryža. 4. Formát dátového rámca CAN

Pred začatím práce na návrhu systému inžinieri prideľujú rôzne úrovne úloh. Už bolo spomenuté, že CAN má dominantný a recesívny stav. Počas prenosu správa s vyšším priradeným dominantným stavom „vyhrá“ súťaž a bude pokračovať v prenose, zatiaľ čo ostatné uzly s nižšou prioritou uvidia dominantný bit a prestanú vysielať dáta. Táto metóda sa nazýva arbitráž, kde sú správy uprednostňované a prijímané v poradí podľa ich stavu. Uzol, ktorý stratí v dôsledku nižšej priradenej priority, odošle svoju správu znova, keď je jeho úroveň dominantná. Toto pokračuje pre všetky uzly, kým nedokončia prenos. Na obr. 4 podrobnejšie rozoberá formát dátového rámca správy v protokole CAN. Tento časový diagram a tabuľka 1 jasne ukazujú, kde a ako dochádza k arbitráži.

Stôl 1. Formát rámca prenosu dát v protokole CAN

Názov poľa	Dĺžka v bitoch	Popis
SOF (začiatok snímky)		Začiatok rámu
Identifikátor, zvýraznený zelenou farbou		Poskytuje prioritu správy (11 alebo 29 bitov pre štandardný CAN a rozšírený CAN, 12 alebo 32 bit pre CANFD)
RTR (Remote broadcast request), zvýraznené modrou farbou		Žiadosť o vzdialený prenos
IDE (bit rozšírenia identifikátora)		Bitidentifier sa používa na identifikáciu rozšíreného formátu
		Vyhradený bit pre budúce rozšírenie protokolu
DLC (Data Length Code), zvýraznený žltou farbou		Kód dĺžky dát (4 bity pre štandard CAN, 8 alebo 9 bitov pre CANFD)
Dátové pole, zvýraznené červenou farbou	0–64 (0–8 bajtov); 0 – 512 (0 – 64 bajtov)	Dátové pole, prenášané dáta (0–8 bajtov pre štandard CAN, 0–64 bajtov pre CANFD)
CRC (cyklická kontrola nadbytočnosti)		Kontrolný súčet, ktorý sa používa na zisťovanie chýb
		CRC oddeľovací bit
ACK (potvrdzovací) slot		Oblasť potvrdenia. Dominantný bit pri hlásení chyby; recesívny bit pri odmietnutí chybovej správy
		Potvrdzovací bitový oddeľovač
EOF (koniec snímky)		Koniec rámu

Pri prenose ID je povolená arbitráž, príklad tejto situácie je uvedený v tabuľke 2. Bez ohľadu na topológiu siete je aj pri novom štandarde CAN-FD arbitrážna fáza obmedzená na 1 Mbit/s. Ale fáza dátového poľa je obmedzená iba charakteristikami transceivera, čo znamená, že môže cestovať oveľa rýchlejšie.

Tabuľka 2 Uzol 3 v dôsledku arbitráže postúpi zbernicu uzlu 1 na treťom bite

Bity identifikátora (arbitrážne pole)

Začať trochu

Uzol 1

Uzol 3

Zastavte prenos

Okrem arbitráže pomáha zlepšiť spoľahlivosť celého systému CAN aj vrstva dátového spojenia (OSI Layer 2). Na tejto úrovni sa rámcová správa opakovane kontroluje na presnosť a chyby. Ak je správa prijatá s chybami, odošle sa chybový rámec. Obsahuje Error Flag, ktorý pozostáva zo 6 bitov rovnakej hodnoty (čím je porušené pravidlo napĺňania bitov) a Error Delimiter, ktorý pozostáva z 8 recesívnych bitov.

Oddeľovač chýb poskytuje špecifický priestor, kde môžu ostatné uzly zbernice posielať svoje chybové príznaky potom, čo samy detegujú prvý príznak chyby. Z pohľadu na úrovni správy cyklická kontrola redundancie (CRC) chráni informácie v rámci pridávaním redundantných kontrolných bitov na konci prenosu, ktoré sa potom kontrolujú na prijímacom konci. Ak sa nezhodujú, objaví sa chyba CRC. Nasleduje kontrola rámca (rámca), ktorá určuje správnosť štruktúry kontrolou bitových polí na pevný formát a veľkosť rámca SOF, EOF, ACK a bity separátora CRC.

Z pohľadu na úrovni bitov existujú tri kontroly chýb: potvrdenie, kontrola bitov a plnenie bitov. Chyby potvrdenia sa zistia, keď vysielač neprečíta dominantný ACK bit (0). To indikuje chybu prenosu zistenú prijímačmi, čo znamená, že ACK bolo poškodené alebo neboli žiadne prijímače. Monitorovanie bitov kontroluje úroveň zbernice pre každý uzol pre odoslané a prijaté bity. Bitová substitúcia je metóda, ktorá „vyplní“ alebo vloží ďalší opačný bit, keď sa za sebou vyskytne päť rovnakých bitov. Opačný bit pomáha rozlišovať medzi chybovými rámcami a bitmi EOF. Na prijímacom konci sa extra bit odstráni. Ak je šiesty bit rovnaký ako predchádzajúci päť, potom je chyba zistená všetkými uzlami CAN a sú odoslané chybové rámce. V tomto prípade musí byť pôvodná správa odoslaná znova, prirodzene, ak dôjde ku konfliktu na linke, prejde arbitrážou.

Aby sme zhrnuli diskusiu, môžeme urobiť krátky záver: ak vezmeme do úvahy systémy point-to-point, ktoré vyžadujú vysoké rýchlosti výmeny dát, potom tu vďaka vyššej rýchlosti a jednoduchšiemu rámcu nepochybne vyhráva rozhranie RS‑485. Ale vo viacuzlových systémoch s možnými kolíziami a pri rýchlostiach nepresahujúcich 1 Mbit/s zostáva CAN jasnou výhodou, najmä pri organizácii komunikácie v systéme zariadení pracujúcich v náročných priemyselných prostrediach, v širokom rozsahu prevádzkových teplôt (pre už spomínaný MAX13041 -40... +125 °C) a s vysokou mierou vonkajších vplyvov, nehovoriac o jeho „rodnom poli pôsobnosti“ – automobilovom a dopravnom sektore.

Ako viete, mnohé systémy sú buď vystavené elektromagnetickému rušeniu, alebo trpia chybami personálu údržby, ktorý môže neúmyselne napájať komunikačné linky. V tomto ohľade sú CAN transceivery vysoko spoľahlivé, odolné voči značným výbojom statickej elektriny a majú dobrú úroveň ochrany proti poruchám. Relatívnu nevýhodu CAN, a to, že všetky prijímače na linke počúvajú prenos, možno jednoducho odstrániť pomocou identifikátora obsiahnutého v prenosovom rámci a spravidla v tom nie je veľký problém.

Vďaka schopnostiam CAN, ako je arbitráž, kontrola chybových správ, zlepšená priepustnosť a väčšie dátové pole, je ľahké vidieť príťažlivosť zbernice CANbus oproti RS-485 na trhu priemyselnej automatizácie. Systémy CAN dokážu uprednostniť dôležitosť rámcových správ a primerane spracovať tie kritické. To všetko umožňuje použitie CAN transceiverov, vrátane tých od Maxim, v zariadeniach pre široké spektrum aplikácií a pre rôzne aplikácie táto spoločnosť ponúka aj vysoko efektívne rozhrania s galvanickým oddelením .

V priemyselných aplikáciách bezdrôtové dátové linky nebudú nikdy schopné úplne nahradiť drôtové. Medzi poslednými je stále najbežnejšie a najspoľahlivejšie sériové rozhranie RS-485. A výrobcom transceiverov, ktoré sú najviac chránené pred vonkajšími vplyvmi a majú rôznu konfiguráciu a stupeň integrácie, zostáva spoločnosť Maxim Integrated.

Napriek rastúcej popularite bezdrôtových sietí poskytujú káblové siete najspoľahlivejšiu a najstabilnejšiu komunikáciu, najmä v náročných prevádzkových podmienkach. Správne navrhnuté káblové siete umožňujú efektívnu komunikáciu v priemyselných aplikáciách a aplikáciách riadenia procesov a zároveň poskytujú odolnosť voči rušeniu, ESD a prepätiu. Charakteristické vlastnosti rozhrania RS-485 viedli k jeho širokému použitiu v priemysle.

Porovnanie rozhraní RS-485 a RS-422

Transceiver RS-485 je najbežnejším rozhraním fyzickej vrstvy na implementáciu sériových sietí navrhnutých pre náročné prostredia v priemyselných aplikáciách a systémoch automatizácie budov. Tento štandard sériového rozhrania poskytuje vysokorýchlostnú výmenu dát na relatívne veľkú vzdialenosť cez jednu diferenciálnu linku (krútený pár). Hlavným problémom používania RS-485 v priemysle a v automatizovaných riadiacich systémoch budov je, že elektrické prechodové javy, ktoré vznikajú pri rýchlom spínaní indukčných záťaží, elektrostatické výboje, ako aj impulzné prepätia, ovplyvňujúce siete automatizovaných riadiacich systémov, môžu skresliť prenášané údaje alebo viesť k ich zlyhaniu.

V súčasnosti existuje niekoľko typov rozhraní na prenos údajov, z ktorých každé je navrhnuté pre špecifické aplikácie, pričom zohľadňuje požadovanú sadu parametrov a štruktúru protokolu. Sériové komunikačné rozhrania zahŕňajú CAN, RS-232, RS-485/RS-422, I2 C, I2 S, LIN, SPI a SMBus, ale RS-485 a RS-422 sú stále najspoľahlivejšie, najmä v náročných prevádzkových podmienkach. .

V mnohých ohľadoch sú podobné, ale majú niektoré významné rozdiely, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní systémov prenosu údajov. Rozhranie RS-422 je podľa štandardu TIA/EIA-422 určené pre priemyselné aplikácie s jedným master zariadením dátovej zbernice, ku ktorému je možné pripojiť až 10 slave zariadení (obr. 1). Poskytuje prenosovú rýchlosť až 10 Mbps pomocou krútenej dvojlinky, ktorá zlepšuje odolnosť voči šumu a dosahuje najvyšší možný dosah a rýchlosť prenosu dát. Typickými aplikáciami pre RS-422 sú procesná automatizácia (chemická výroba, spracovanie potravín, papierne), komplexná automatizácia výroby (automobilový a kovospracujúci priemysel), ventilačné a klimatizačné systémy, bezpečnostné systémy, riadenie motorov a riadenie pohybu objektov.

Ryža. 1. Rozhranie RS-422 s pripojením viacerých prijímacích zariadení na spoločnú dvojvodičovú komunikačnú linku

RS-485 poskytuje väčšiu flexibilitu vďaka možnosti používať viacero nadradených zariadení na spoločnej zbernici, ako aj zvýšenie maximálneho počtu zariadení na zbernici z 10 na 32. Podľa štandardu TIA/EIA-485 je RS- Rozhranie 485 má väčší rozsah bežného napätia (-7...12 V namiesto ±7V) a o niečo menší rozsah diferenciálneho napätia (±1,5V namiesto ±2V), čo zaisťuje dostatočnú úroveň signál prijímača pri maximálnom zaťažení linky. Pomocou pokročilých možností dátovej zbernice multidrop môžete vytvárať siete zariadení pripojených k jedinému sériovému portu RS-485. Vďaka svojej vysokej odolnosti voči šumu a multi-drop konektivite je RS-485 najlepším sériovým rozhraním na použitie v priemyselných distribuovaných systémoch pripájajúcich sa k programovateľnému logickému ovládaču (PLC), grafickému ovládaču (HMI) alebo iným ovládačom zberu dát. Keďže RS-485 je rozšírením RS-422, všetky zariadenia RS-422 je možné pripojiť na zbernicu riadenú masterom RS-485. Typické aplikácie pre RS-485 sú podobné tým, ktoré sú uvedené vyššie pre RS-422, s častejším používaním RS-485 kvôli jeho pokročilým schopnostiam.

RS-485 je najpopulárnejšie priemyselné rozhranie

Štandard TIA/EIA-485 umožňuje použitie RS-485 na vzdialenosť až 1200 m.Pri kratších vzdialenostiach sú rýchlosti prenosu dát viac ako 40 Mbit/s. Použitie diferenčného signálu poskytuje rozhraniu RS-485 dlhší dosah, ale rýchlosť prenosu dát klesá so zvyšujúcou sa dĺžkou linky. Rýchlosť prenosu dát je ovplyvnená aj prierezom vodičov vedenia a počtom zariadení, ktoré sú k nemu pripojené. Ak potrebujete súčasne dosiahnuť veľký dosah a vysoké rýchlosti prenosu dát, odporúča sa použiť transceivery RS-485 so vstavaným vysokofrekvenčným vyrovnávaním, napríklad MAX3291. Rozhranie RS-485 je možné použiť v poloduplexnom režime pomocou jedného krúteného páru vodičov, alebo v plnoduplexnom režime so súčasným prenosom a príjmom dát, ktorý je zabezpečený použitím dvoch krútených párov (štyri vodiče). V konfigurácii multidrop v polovičnom duplexnom režime je RS-485 schopný podporovať až 32 vysielačov a až 32 prijímačov. Avšak integrované obvody transceivera novšej generácie majú vyššiu vstupnú impedanciu, čo umožňuje znížiť zaťaženie linky prijímača o 1/4 až 1/8 štandardnej hodnoty. Napríklad pomocou transceivera MAX13448E je možné zvýšiť počet prijímačov pripojených na zbernicu RS-485 na 256. S vylepšeným rozhraním RS-485 multidrop je možné budovať siete rôznych zariadení pripojených k rovnakému sériovému portu, ako je znázornené na obrázku. 2.

Ryža. 2. Viacbodový poloduplexný transceiverový systém používaný v priemyselných aplikáciách

Citlivosť prijímača je ±200 mV. Preto na rozpoznanie jedného bitu údajov musia byť úrovne signálu v bode pripojenia prijímača väčšie ako +200 mV pre nulu a menšie ako -200 mV pre jeden (obrázok 3). V tomto prípade prijímač potlačí rušenie, ktorého úroveň je v rozsahu ±200 mV. Diferenciálna čiara tiež poskytuje efektívne odmietnutie spoločného režimu. Minimálna vstupná impedancia prijímača je 12 kOhm, výstupné napätie vysielača je v rozsahu ± 1,5…± 5 V.

Ryža. 3. Minimálne úrovne signálu na linke RS-485

Problémy spojené s používaním sériového rozhrania v priemyselnom prostredí

Vývojári priemyselných systémov čelia výzve zabezpečiť spoľahlivú prevádzku v elektromagnetickom prostredí, ktoré môže poškodiť zariadenia alebo narušiť digitálne komunikačné systémy. Jedným z príkladov takýchto systémov je automatické riadenie technologických zariadení v automatizovanom priemyselnom podniku. Riadiaca jednotka, ktorá riadi proces, meria jeho parametre, ako aj parametre prostredia a vysiela príkazy akčným členom alebo generuje alarmy. Priemyselné regulátory sú spravidla mikroprocesorové zariadenia, ktorých architektúra je optimalizovaná na riešenie problémov daného priemyselného podniku. Dátové linky typu point-to-point v takýchto systémoch sú vystavené silnému elektromagnetickému rušeniu z prostredia.

DC-DC meniče používané v priemyselnej výrobe pracujú s vysokým vstupným napätím a poskytujú vstupne izolované napätia na napájanie záťaže. Na napájanie zariadení distribuovaného systému, ktoré nemajú vlastný sieťový zdroj napájania, sa používa jednosmerné napätie 24 alebo 48 V. Svorková záťaž je napájaná napätím 12 alebo 5 V, získaným premenou vstupného napätia. Systémy, ktoré komunikujú so vzdialenými snímačmi alebo ovládačmi, vyžadujú ochranu pred prechodovými javmi, elektromagnetickým rušením a rozdielmi zemného potenciálu.

Mnohé spoločnosti, ako napríklad Maxim Integrated, tvrdo pracujú na tom, aby zabezpečili, že integrované obvody pre priemyselné aplikácie budú vysoko spoľahlivé a odolné voči drsnému elektromagnetickému prostrediu. Transceivery Maxim RS-485 majú zabudované vysokonapäťové ESD a obvody prepäťovej ochrany a sú vymeniteľné za chodu bez straty dát na linke.

Ochrana systémov prenosu údajov pred nepriaznivými vonkajšími vplyvmi

Vylepšená ESD ochrana

Elektrostatický výboj (ESD) nastáva, keď sa dva opačne nabité materiály dostanú do kontaktu, čo vedie k prenosu statického náboja a vytvoreniu iskrového výboja. ESD sa často vyskytuje, keď ľudia prichádzajú do kontaktu s okolitými predmetmi. Iskrové výboje, ktoré vznikajú pri neopatrnom zaobchádzaní s polovodičovými zariadeniami, môžu výrazne zhoršiť ich vlastnosti alebo viesť k úplnému zničeniu polovodičovej štruktúry. ESD sa môže vyskytnúť napríklad pri výmene kábla alebo jednoduchom dotyku I/O portu a viesť k deaktivácii portu v dôsledku zlyhania jedného alebo viacerých čipov rozhrania (obr. 4).

Ryža. 4. Výsledok dopadu elektrostatického výboja na kryštál mikroobvodu s nedostatočnou úrovňou ochrany

Ryža. 5. Zjednodušená schéma ochranného obvodu zabudovaného I/O portu ESD

Takéto havárie môžu viesť k značným stratám, pretože zvyšujú náklady na záručné opravy a spotrebitelia ich vnímajú ako dôsledok nízkej kvality produktu. V priemyselnej výrobe je ESD vážnym problémom, ktorý môže spôsobiť straty v miliardách dolárov ročne. V reálnych prevádzkových podmienkach môže ESD viesť k zlyhaniu jednotlivých komponentov a niekedy k zlyhaniu systému ako celku. Externé diódy je možné použiť na ochranu dátových rozhraní, ale niektoré integrované obvody rozhrania obsahujú vstavané komponenty ESD ochrany a nevyžadujú dodatočné externé ochranné obvody. Na obr. Obrázok 5 zobrazuje zjednodušenú funkčnú schému typického integrovaného obvodu ESD ochrany. Prepätia na signálnom vedení sú obmedzené ochranným obvodom diódy na úrovni VCC a uzemnenia a tým chránia vnútorné obvody pred poškodením. V súčasnosti vyrábané integrované obvody rozhrania a analógové prepínače so zabudovanou ESD ochranou vo všeobecnosti vyhovujú norme IEC 61000-4-2.

Maxim Integrated veľa investoval do vývoja integrovaných obvodov s robustnou vstavanou ESD ochranou a v súčasnosti je lídrom v oblasti transceiverov RS-232 až RS-485. Tieto zariadenia sú navrhnuté tak, aby odolali IEC 61000-4-2 a JEDEC JS-001 ESD testovacím impulzom aplikovaným priamo na I/O porty. Riešenia Maxim ESD sú spoľahlivé, cenovo dostupné, nevyžadujú žiadne ďalšie externé komponenty a sú lacnejšie ako väčšina konkurentov. Všetky čipy rozhrania vyrábané touto spoločnosťou obsahujú zabudované prvky, ktoré chránia každý pin pred ESD vznikajúcim pri výrobe a prevádzke. Rad transceiverov MAX3483AE/MAX3485AE chráni výstupy vysielačov a vstupy prijímačov pred vysokonapäťovými rázmi až do ±20 kV. Zároveň je zachovaná normálna prevádzka produktov, nie je potrebné vypínať a znova zapínať napájanie. Okrem toho vstavané funkcie ochrany ESD zaisťujú prevádzku s nízkou spotrebou energie počas zapnutia, vypnutia a pohotovostného režimu.

Ochrana proti prepätiu

V priemyselných aplikáciách sú vstupy a výstupy ovládačov RS-485 náchylné na poruchy spôsobené prepätím. Parametre rázových prepätí sa líšia od ESD - kým trvanie ESD je zvyčajne v rozsahu do 100 ns, trvanie impulzných prepätí môže byť 200 μs a viac. Príčiny prepätia zahŕňajú chyby v zapojení, zlé spojenia, poškodené alebo chybné káble a kvapky spájky, ktoré môžu vytvoriť vodivé spojenie medzi napájacím a signálnym vedením na doske plošných spojov alebo konektore. Keďže priemyselné energetické systémy používajú napätie vyššie ako 24 V, vystavenie štandardných transceiverov RS-485, ktoré nemajú ochranu proti prepätiu, takýmto napätiam spôsobí ich zlyhanie v priebehu niekoľkých minút alebo dokonca sekúnd. Na ochranu pred prepätím vyžadujú bežné mikroobvody rozhrania RS-485 drahé externé zariadenia vyrobené z diskrétnych komponentov. Transceivery RS-485 so vstavanou prepäťovou ochranou dokážu na dátovej linke odolať bežnému šumu až do ±40, ±60 a ±80 V. Maxim vyrába rad MAX13442E/MAX13444E transceiverov RS-485/RS-422, ktoré odolávať jednosmernému vstupnému napätiu a výstupom až do ±80 V vzhľadom na zem. Ochranné prvky fungujú bez ohľadu na aktuálny stav čipu – či je zapnutý, vypnutý alebo v pohotovostnom režime – vďaka čomu sú tieto transceivery najspoľahlivejšie v priemysle, ideálne pre priemyselné aplikácie. Vysielače/prijímače Maxim zostávajú funkčné pri prepätí spôsobených skratom napájacieho a signálneho vedenia, chybami zapojenia, nesprávnym pripojením konektorov, chybnými káblami a nesprávnou prevádzkou.

Odolnosť prijímača voči neistým podmienkam linky

Dôležitou charakteristikou mikroobvodov rozhrania RS-485 je odolnosť prijímača voči nedefinovaným podmienkam na linke, čo zaručuje, že na výstupe prijímača je nastavená vysoká logická úroveň, keď sú vstupy otvorené alebo zatvorené, ako aj keď sú všetky vysielače pripojené k linke. prejsť do neaktívneho režimu (vysokoimpedančný stav výstupov). Problém správneho vnímania signálov z uzavretej dátovej linky prijímačom je vyriešený posunutím prahov vstupného signálu na záporné napätia -50 a -200 mV. Ak je vstupné rozdielové napätie VA - VB prijímača väčšie alebo rovné -50 mV, výstup R0 je vysoký. Ak je VA - VB menšie alebo rovné -200 mV, výstup R0 je nastavený na nízku hodnotu. Keď všetky vysielače prejdú do neaktívneho stavu a vo vedení je ukončenie, rozdielové vstupné napätie prijímača je blízko nule, v dôsledku čoho je výstup prijímača nastavený na vysokú úroveň. V tomto prípade je hranica odolnosti proti šumu na vstupe 50 mV. Na rozdiel od transceiverov predchádzajúcej generácie prahové hodnoty -50 a -200 mV zodpovedajú hodnotám ±200 mV špecifikovaným normou EIA/TIA-485.

Vymeniteľné za chodu

Ryža. 6. Zjednodušená bloková schéma ochrany vstupu DE počas hot swapu

V sériovom rozhraní sa na prenos dát v jednom smere používa jedna signálová linka, po ktorej sa informačné bity prenášajú jeden po druhom - sekvenčne.

Od prvých modelov mali počítače sériové rozhranie (anglicky „Serial Interface“) - COM port (anglicky „Communications port“). Tento port poskytuje asynchrónnu výmenu pomocou štandardu RS-232. COM porty sú implementované na čipoch univerzálneho asynchrónneho transceiveru (UART). Zaberajú 8 susedných 8-bitových registrov a môžu byť umiestnené na štandardných základných adresách 3F8h (COM1), 2F8h (COM2), 3E8h (COM3), 2E8h (COM4). Porty môžu generovať hardvérové prerušenia IRQ4(zvyčajne sa používa pre COM1 a COM3) a IRQ3(pre COM2 a COM4). Na vonkajšej strane majú porty sériové dátové linky na vysielanie a príjem, ako aj sadu riadiacich a stavových signálov, ktoré zodpovedajú štandardu RS-232C. Porty COM majú externé samčie konektory DB-25P alebo DB-9P, ktoré sa nachádzajú na zadnom paneli počítača. Charakteristickým znakom rozhrania je použitie non-TTL signálov - všetky externé signály portu sú bipolárne. Neexistuje žiadne galvanické oddelenie - uzemnenie obvodu pripojeného zariadenia je spojené so zemou obvodu počítača. Rýchlosť prenosu dát môže dosiahnuť 115 200 bps.

Norma RS-232C popisuje nevyvážené vysielače a prijímače: signál je prenášaný vzhľadom na spoločný vodič - zem obvodu. Logická jednička na dátovom vstupe (signál RxD) zodpovedá rozsahu napätia od -12 do -3 V; logická nula – od +3 do +12 V. Pre vstupy riadiacich signálov zodpovedá stav ON rozsah od +3 do +12 V, stav OFF – od -12 do -3 V. Rozsah -3 až + 3 V – mŕtva zóna spôsobujúca hysterézu prijímača: stav linky sa považuje za zmenený až po prekročení prahu. Úrovne signálu na výstupoch vysielača musia byť v rozsahu od -12 do -5 V a od +5 do +12 V.

Rozhranie predpokladá prítomnosť ochranného uzemnenia pripojených zariadení, ak sú obe napájané striedavým prúdom a majú prepäťové ochrany.

Na fyzickej úrovni má sériové rozhranie rôzne implementácie, ktoré sa líšia v spôsobe prenosu elektrických signálov. Existuje množstvo medzinárodných noriem súvisiacich s RS-232C. Na obr. Obrázok 25 zobrazuje schémy pripojenia ich prijímačov a vysielačov a tiež zobrazuje obmedzenia dĺžky linky ( L) a maximálna rýchlosť prenosu dát ( v). Nesymetrické linky rozhraní RS-232C majú najnižšiu odolnosť voči rušeniu v bežnom režime. Najlepšie parametre má point-to-point rozhranie RS-422A a jeho diaľkový (zbernicový) analóg RS-485, pracujúci na symetrických komunikačných linkách. Na prenos každého signálu používajú diferenciálne signály so samostatným (skrúteným) párom vodičov pre každý signálny reťazec. Keďže tieto rozhrania spolu logicky súvisia, je prípustné použiť jednoduché prevodníky signálu, ktoré zabezpečujú prechod z jedného rozhrania na druhé (obr. 1).

Prirodzene to umožňuje výrobcom polemizovať podľa ľubovôle (napríklad napájanie cez 9. pin v RS-232 nie je normou vôbec špecifikované, ale je široko používané) a hovorí sa tomu štandard. Ďalej, všetky RS protokoly možno zhruba rozdeliť na polovičný duplex a plný duplex. Pravda, toto rozdelenie nie je úplne presné, pretože ten istý RS-485 môže byť poloduplexný (dva vodiče) a plne duplexný (štyri vodiče), nazývajú sa 2 vodičové (2 vodiče) RS-485 a 4 vodičové (4 vodiče) RS-485. Existuje aj typ protokolu nazývaný simplex, ale z viacerých dôvodov uvedených nižšie sa vo výpočtovej technike nepoužívajú. Ako sa tieto typy protokolov líšia:

simplexné protokoly umožňujú prenos dát len jedným smerom, t.j. len z vysielača k prijímaču, ale nie naopak. Dobrým príkladom simplexného protokolu je FM rádio alebo televízia, pokiaľ neberiete do úvahy možnosť volať na rozhlasovú stanicu. Používa sa v prípadoch, keď jednoducho potrebujete preniesť informácie do nejakého zariadenia bez potreby potvrdenia a spätnej väzby.
Half-duplex protokoly odstraňujú hlavné obmedzenie simplexných protokolov – jednosmernú komunikáciu. Umožňujú dvom zariadeniam vymieňať si informácie a obe zariadenia môžu byť prijímačmi aj vysielačmi, ale nie súčasne! Tie. kazde zariadenie vie bud vysielat alebo prijimat (mimochodom klasicke / odporucane / RS-485 je poloduplexne).
duplexné protokoly sú najpokročilejšie protokoly. Použitie duplexného protokolu umožňuje príjem aj prenos informácií súčasne, t.j. obe zariadenia môžu byť súčasne prijímačom aj vysielačom. Napríklad RS-232 je duplexný protokol.

Konkrétne o rôznych protokoloch

Dva najpoužívanejšie protokoly v počítačovom priemysle sú RS-232 a RS-485 (a RS-422, ktorý je veľmi podobný RS-485). Dôležitý rozdiel: Protokol RS-232 používa nevyvážený signál, zatiaľ čo RS-422/RS-485 používa vyvážený signál.

Nesymetrický signál je prenášaný cez nesymetrické vedenie, ktoré je signálovou zemou a jediným signálovým vodičom, ktorého napäťová úroveň sa používa na odosielanie alebo prijímanie binárnych 1s alebo 0s. Naproti tomu symetrický signál sa prenáša cez symetrické vedenie, ktorý je reprezentovaný signálovou zemou a párom vodičov, rozdiel napätia, medzi ktorým sa používa na prenos/prijímanie binárnych informácií (všetko spolu tvorí tienený krútený pár).

Bez toho, aby sme zachádzali do prílišných detailov, môžeme povedať, že vyvážený signál sa šíri rýchlejšie a ďalej ako nevyvážený. Tu je porovnávacia tabuľka odporúčaných protokolov (treba povedať, že súčasné interpretácie protokolov, najmä RS-232, sú veľmi vzdialené od odporúčaných):

	RS-232	RS-422	RS-485
Spojenia	Jediný drôt	Jednovodičové/viacnásobné pripojenia sú prijateľné	Je povolených veľa spojení
Počet zariadení	1 vysielač 1 prijímač	5 vysielačov 10 prijímačov na 1 vysielač	32 vysielačov 32 prijímačov
Typ protokolu	duplex	duplex	polovičný duplex
Max. dĺžka drôtu	~15,25 m pri 19,2 Kbps	~1220 m pri 100 Kbps	~1220 m pri 100 Kbps
Max. prenosová rýchlosť	19,2 Kbps na 15 m.	10 Mbps na 15 m.	10 Mbps na 15 m.
Signál	nevyvážený	vyvážený	vyvážený
binárne 1	-5V min. -15V max.	2V min. (B>A) 6V max. (B>A)	1,5V min. (B>A) 5V max. (B>A)
binárna 0	5V min. 15V max.	2V min. (A>B) 6V max. (A>B)	1,5V min. (A>B) 5V max. (A>B)
Min. vstupné napätie	+/- 3V	0,2V diferenciál	0,2V diferenciál
Výstupný prúd	500 mA	150 mA	250 mA

Dovoľte mi poznamenať, že ovládače RS-232 používané v osobných počítačoch majú výstupný prúd maximálne 10 mA.

Viac o RS-232

Všetky zariadenia pripojené cez protokol RS-232 sú rozdelené na DCE (Data Communication Equipment) a DTE (Data Terminal Equipment), dva DTE alebo dva DCE nemožno pripojiť. Rozdiel spočíva v konektoroch a rozložení konektorov: zariadenia DCE majú konektor DB25F (samica) a zariadenia DTE majú konektor DB25M (samec). Na zariadeniach DTE (napríklad na počítačoch sú počítače zariadeniami DTE) sa niekedy používa skrátená verzia DB25M - DB9M. S NULL-modemom môžete zmeniť DTE na DCE a naopak. Vizuálne uvidíte rozdiel medzi konektormi DTE a DCE:

	DCE (DB25F)	DTE (25 miliónov DB)	DTE (DB9M)
špendlík 1	Ochranné uzemnenie	Ochranné uzemnenie	Vstup CD (Carrier Detect).
špendlík 2	RD (prijímanie údajov, príjem dát) vchod dátový výstup	TD (Prenesené údaje, Prenos dát) VÝCHOD	RD (prijímanie údajov, príjem dát) vchod
špendlík 3	TD (Prenesené údaje, Prenos dát) VÝCHOD	RD (prijímanie údajov, Prijímať údaje).	TD (Prenesené údaje, Prenos dát) VÝCHOD
kolík 4	CTS (Clear To Send, Žiadosť o stretnutie údajov) vstup	RTS (požiadavka na Odoslať, požiadať o prenos dát) VÝCHOD	DTR (údaje Terminál pripravený pripravené na DTE) VÝCHOD
špendlík 5	RTS (požiadavka na odoslanie, Žiadosť o prevod dátový výstup	CTS (Clear To Send, Žiadosť o stretnutie údajov) vstup	Signálna zem
kolík 6	DTR (Dátový terminál Pripravené, DTE pripravené) VÝCHOD	DSR (Data Set Ready, DCE ready) vstup	DSR (Data Set Ready, DCE ready) vstup
kolík 7	Signálna zem	Signálna zem	RTS (požiadavka na odoslanie, Žiadosť o prevod dátový výstup
kolík 8	Výstup CD (Carrier Detect).	CD (Carrier Detect, Nosič) vstup	CTS (Clear To Send, Žiadosť o stretnutie údajov) vstup
kolík 9	N/A	N/A	RI (Ring Indicator, indikátor zvonenia) vchod
kolík 20	DSR (Data Set Ready, DCE ready) vstup	DTR (Dátový terminál Pripravené, DTE pripravené)	výstup N/A
kolík 22	RI (Ring Indicator, indikátor zvonenia) VÝCHOD	RI (Ring Indicator, indikátor zvonenia)	vstup N/A

Presnejšie o RS-485/RS-422

RS-485/RS-422 používa tienený krútený párový kábel, tienenie ako signálovú zem. Hoci je signálová zem potrebná, nepoužíva sa na určenie logického stavu linky. Zariadenie, ktoré riadi symetrický linkový budič môže mať (pre RS-485 - povinné, pre RS-422 - nie) aj vstupný signál "Enable", ktorý sa používa na ovládanie výstupných svoriek zariadenia. Ak je signál "Enable" vypnutý, znamená to, že zariadenie je odpojené od linky a deaktivovaný stav zariadenia sa zvyčajne nazýva "tristate" (tj tretí stav popri binárnej 1 a 0).

Štandard RS-485 poskytuje iba 32 párov vysielač/prijímač, no výrobcovia rozšírili možnosti protokolu RS-485 tak, že teraz podporuje zo 128 na 255 zariadení na jednej linke a pomocou opakovačov môžete rozšíriť RS-485/RS -422 takmer do nekonečna. Pri použití RS-485 je možné a v prípade dlhého vodiča a/alebo veľkého počtu zariadení je nutné použiť terminátory, ktoré však bývajú zabudované v zariadeniach s protokolom RS-485, napr. aj keď pri krátkom vodiči možno pri použití terminátorov pozorovať dokonca zhoršenie komunikácie. Norma pre RS-485 tiež počíta s použitím dvojvodičového tieneného krúteného páru, takzvaného 2-vodičového RS-485, ale je možné použiť aj štvorvodičového krúteného páru -485), potom sa získa plný duplex. V tomto prípade je potrebné, aby jedno zo zariadení bolo nakonfigurované ako Master a ostatné ako Slave. Potom všetky slave zariadenia komunikujú iba s hlavným zariadením a nikdy si nič neprenášajú priamo medzi sebou. V takýchto prípadoch sa ovládač RS-422 zvyčajne používa ako hlavné zariadenie, pretože RS-422 umožňuje pripojenie len ako master/slave a RS-485 zariadenia ako slave, aby sa znížili celkové náklady na systém. Štandard RS-422 spočiatku vyžaduje použitie štvoržilového tieneného krúteného párového kábla, ale umožňuje iba pripojenie jedného zariadenia k druhému (až päť ovládačov a až desať prijímačov na ovládač). V zásade bol RS-422 vynájdený ako náhrada RS-232 v prípadoch, keď RS-232 nevyhovuje prenosovej rýchlosti a dosahu.

RS-422 používa prísne oddelené dva (alebo viac) párov vodičov: jeden pár na príjem, jeden na vysielanie (a jeden ďalší pre každý riadiaci/handshake signál). RS-485 vám vďaka prítomnosti tretieho stavu („tristate“) umožňuje vystačiť si s jedným párom vodičov, čo znižuje celkové náklady na systém pri poskytovaní komunikácie na veľké vzdialenosti. Treba povedať, že na prepojenie RS-422/RS-485 s RS-232 je dnes k dispozícii veľké množstvo rôznych zariadení a na pripojenie k počítaču sa často používa RS-232 (existujú však aj RS-422/ Karty rozhrania RS-485 do počítača), ktorý sa používa na ovládanie systému. K dispozícii sú tiež rôzne zariadenia (huby, opakovače, prepínače atď.) na vytváranie zložitých konfigurácií sietí RS-422/RS-485, takže RS-422/RS-485 ponúka veľmi veľké možnosti.