RS-485 , también conocido como TIA-485(-A) o EIA-485 , es un estándar, introducido originalmente en 1983, que define las características eléctricas de los controladores y receptores para su uso en sistemas de comunicaciones en serie . La señalización eléctrica es equilibrada y se admiten sistemas multipunto . El estándar es publicado conjuntamente por la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones y la Alianza de Industrias Electrónicas (TIA/EIA). Las redes de comunicaciones digitales que implementan el estándar se pueden utilizar de forma eficaz en largas distancias y en entornos con ruido eléctrico . Se pueden conectar varios receptores a una red de este tipo en un bus lineal multipunto . Estas características hacen que RS-485 sea útil en sistemas de control industrial y aplicaciones similares.
RS-485 admite redes locales económicas y enlaces de comunicaciones multipunto , utilizando la misma señalización diferencial sobre par trenzado que RS-422 . En general, se acepta que RS-485 se puede utilizar con velocidades de datos de hasta 10 Mbit/s [a] o, a velocidades más bajas, distancias de hasta 1200 m (4000 pies). [2] Como regla general , la velocidad en bit/s multiplicada por la longitud en metros no debe superar los 10 8 . Por lo tanto, un cable de 50 metros no debe transmitir señales a una velocidad superior a los 2 Mbit/s . [3]
A diferencia de RS-422, que tiene un circuito controlador que no se puede apagar, los controladores RS-485 utilizan una lógica de tres estados que permite desactivar transmisores individuales. Esto permite que RS-485 implemente topologías de bus lineal utilizando solo dos cables. El equipo ubicado a lo largo de un conjunto de cables RS-485 se denominan indistintamente nodos, estaciones o dispositivos. [4] La disposición recomendada de los cables es como una serie conectada de nodos punto a punto (multidropped), es decir, una línea o bus , no una estrella , anillo o red conectada de forma múltiple. Las topologías en estrella y anillo no se recomiendan debido a las reflexiones de la señal o a una impedancia de terminación excesivamente baja o alta. Si una configuración en estrella es inevitable, hay disponibles repetidores RS-485 especiales que escuchan datos de forma bidireccional en cada tramo y luego retransmiten los datos a todos los demás tramos.
Lo ideal es que los dos extremos del cable tengan una resistencia de terminación conectada a través de los dos cables. Sin resistencias de terminación, las reflexiones de señal en el extremo no terminado del cable pueden causar corrupción de datos. Las resistencias de terminación también reducen la sensibilidad al ruido eléctrico debido a la menor impedancia . [ se necesita más explicación ] El valor de cada resistencia de terminación debe ser igual a la impedancia característica del cable (normalmente, 120 ohmios para pares trenzados). La terminación también incluye resistencias pull up y pull down para establecer la polarización de cada cable de datos para el caso en que las líneas no estén siendo controladas por ningún dispositivo. De esta manera, las líneas estarán polarizadas a voltajes conocidos y los nodos no interpretarán el ruido de las líneas no controladas como datos reales; sin resistencias de polarización, las líneas de datos flotan de tal manera que la sensibilidad al ruido eléctrico es mayor cuando todas las estaciones del dispositivo están en silencio o sin alimentación. [5]
La EIA solía etiquetar todas sus normas con el prefijo "RS" ( estándar recomendado ), pero la EIA-TIA reemplazó oficialmente "RS" por "EIA/TIA" para ayudar a identificar el origen de sus normas. La EIA se disolvió oficialmente y la norma ahora la mantiene la TIA como TIA-485, pero los ingenieros y las guías de aplicaciones continúan utilizando la designación RS-485. [6] La edición inicial de EIA RS-485 estaba fechada en abril de 1983. [7]
RS-485 solo especifica las características eléctricas del generador y del receptor: la capa física . No especifica ni recomienda ningún protocolo de comunicaciones ; otros estándares definen los protocolos para la comunicación a través de un enlace RS-485. El prólogo del estándar hace referencia al Boletín de sistemas de telecomunicaciones TSB-89 , que contiene pautas de aplicación, incluida la velocidad de señalización de datos en función de la longitud del cable, la longitud del cable y las configuraciones.
La sección 4 define las características eléctricas del generador (transmisor o controlador), receptor, transceptor y sistema. Estas características incluyen: definición de una unidad de carga, rangos de voltaje, voltajes de circuito abierto, umbrales y tolerancia transitoria. También define tres puntos de interfaz del generador (líneas de señal); A, B y C. Los datos se transmiten en A y B. C es una referencia de tierra. Esta sección también define los estados lógicos 1 (apagado) y 0 (encendido), por la polaridad entre los terminales A y B. Si A es negativo con respecto a B, el estado es binario 1. La polaridad invertida (A positivo con respecto a B) es binario 0. La norma no asigna ninguna función lógica a los dos estados.
El RS-485, al igual que el RS-422, puede funcionar en modo full-duplex utilizando cuatro cables. [8] Sin embargo, dado que el RS-485 es una especificación multipunto, esto no es necesario ni deseable en muchos casos. El RS-485 y el RS-422 pueden interoperar con ciertas restricciones. [9]
Existen convertidores entre RS-485 y RS-232 que permiten que una computadora personal se comunique con dispositivos remotos. Mediante el uso de repetidores se pueden formar redes RS-485 muy grandes. La norma TSB 89A, Pautas de aplicación para TIA/EIA-485-A, no recomienda el uso de topología en estrella. [10]
Las señales RS-485 se utilizan en una amplia gama de sistemas informáticos y de automatización. En un sistema informático, SCSI -2 y SCSI-3 pueden utilizar esta especificación para implementar la capa física para la transmisión de datos entre un controlador y una unidad de disco. RS-485 se utiliza para comunicaciones de datos de baja velocidad en el bus de los vehículos de las cabinas de los aviones comerciales . Requiere un cableado mínimo y puede compartir el cableado entre varios asientos, lo que reduce el peso.
Se utilizan en controladores lógicos programables y en plantas de fabricación. RS-485 se utiliza como la capa física subyacente a muchos protocolos de automatización estándar y propietarios que se utilizan para implementar sistemas de control industrial , incluidas las versiones más comunes de Modbus y Profibus .DH 485 es un protocolo de comunicaciones patentado que utilizaAllen-Bradleyen su línea de unidades de control industrial. Mediante una serie de dispositivos de interfaz dedicados, permite que las PC y los controladores industriales se comuniquen.[11]Como es diferencial, resiste la interferencia electromagnética de los motores y los equipos de soldadura.
En teatros y salas de espectáculos, las redes RS-485 se utilizan para controlar la iluminación y otros sistemas mediante el protocolo DMX512 . RS-485 funciona como capa física para la interconexión de audio digital AES3 .
El RS-485 también se utiliza en la automatización de edificios , ya que el cableado de bus sencillo y la gran longitud del cable son ideales para unir dispositivos remotos. Se puede utilizar para controlar sistemas de videovigilancia o para interconectar paneles de control de seguridad y dispositivos como lectores de tarjetas de control de acceso.
También se utiliza en el control de mando digital (DCC) para maquetas de trenes . La interfaz externa a la estación de mando DCC suele ser RS-485, utilizada por los controladores portátiles [12] o para controlar el trazado en un entorno de PC en red. En este caso se utilizan conectores modulares 8P8C . [13]
RS-485 no define un protocolo de comunicación , sino simplemente una interfaz eléctrica. Aunque muchas aplicaciones utilizan niveles de señal RS-485, la velocidad, el formato y el protocolo de transmisión de datos no están especificados por RS-485. La interoperabilidad incluso de dispositivos similares de diferentes fabricantes no está asegurada por el cumplimiento de los niveles de señal únicamente.
La línea diferencial RS-485 consta de dos señales:
Debido a que una condición de marca (lógica 1) se representa tradicionalmente (por ejemplo, en RS-232) con un voltaje negativo y un espacio (lógica 0) con uno positivo, A puede considerarse la señal no inversora y B como inversora. El estándar RS-485 establece (parafraseado): [14]
Las tablas de verdad de los dispositivos más populares, comenzando por el SN75176, muestran las señales de salida invertidas. Esto es de acuerdo con la denominación A/B utilizada por la mayoría de los fabricantes de transceptores diferenciales, incluidos:
Todos estos fabricantes están de acuerdo en el significado de la norma y su práctica es de uso generalizado. El problema también existe en aplicaciones de controladores lógicos programables. [c] Se debe tener cuidado al utilizar la denominación A/B. A menudo se utiliza una nomenclatura alternativa para evitar confusiones en torno a la denominación A/B:
Los controladores que cumplen con el estándar RS-485 proporcionan una salida diferencial de un mínimo de 1,5 V a través de una carga de 54 Ω, mientras que los receptores que cumplen con el estándar detectan una entrada diferencial de hasta 200 mV. Los dos valores proporcionan un margen suficiente para una transmisión de datos confiable incluso en condiciones de degradación severa de la señal a través del cable y los conectores. Esta robustez es la razón principal por la que el RS-485 es adecuado para redes de larga distancia en entornos ruidosos. [28]
Además de las conexiones A y B , puede estar presente una tercera conexión opcional (el estándar TIA requiere la presencia de una ruta de retorno común entre todas las conexiones a tierra del circuito a lo largo de la línea balanceada para un funcionamiento adecuado) [29] llamada SC , G o referencia , la conexión a tierra de referencia de señal común utilizada por el receptor para medir los voltajes A y B. Esta conexión se puede utilizar para limitar la señal de modo común que se puede imprimir en las entradas del receptor. El voltaje de modo común permitido está en el rango de −7 V a +12 V, es decir, ±7 V en la parte superior del rango de señal de 0 a 5 V. Si no se permanece dentro de este rango, se producirá, en el mejor de los casos, corrupción de la señal y, en el peor, daños a los dispositivos conectados.
Se debe tener cuidado de que una conexión SC, especialmente en tramos de cable largos, no dé como resultado un intento de conectar diferentes tomas de tierra entre sí; es aconsejable agregar algún límite de corriente a la conexión SC. Las tomas de tierra entre edificios pueden variar en un pequeño voltaje, pero con una impedancia muy baja y, por lo tanto, existe la posibilidad de corrientes catastróficas, suficientes para fundir cables de señal, trazas de PCB y dispositivos transceptores.
El protocolo RS-485 no especifica ningún conector ni asignación de pines. Los circuitos pueden terminarse en terminales de tornillo , conectores D-sub u otros tipos de conectores.
La norma no analiza el blindaje de los cables, pero hace algunas recomendaciones sobre los métodos preferidos para interconectar la referencia de señal común y las conexiones a tierra de la caja del equipo.
El diagrama a continuación muestra los potenciales de los pines A (azul) y B (rojo) de una línea RS-485 antes, durante y después de la transmisión de un byte (0xD3, bit menos significativo primero) de datos utilizando un método de inicio-parada asincrónico .
