eng
Выпуск #3/2006
А.Лапин.
Микросхемы для последовательных интерфейсов RS232/422/485 производства НПО "Интеграл"
Микросхемы для последовательных интерфейсов RS232/422/485 производства НПО "Интеграл"
Просмотры: 6446
Большинство современных компьютеров промышленного назначения оснащены такими средствами обмена информацией, как последовательные интерфейсы стандартов RS232/422/485, причем в территориально распределенных промышленных системах обработки данных в основном используется стандарт RS485, обеспечивающий повышенную помехозащищенность. Применение интерфейсов этих стандартов в новых разработках продолжается, несмотря на появление новых, более эффективных стандартов. Основные причины такого положения – простота и дешевизна кабельного хозяйства, лег-кость реализации портов, большой парк работающего оборудования, использующего эти стандарты, возможность организации гальванической развязки. Это объясняет интерес разработчиков и производителей систем обработки данных к микросхемам НПО "Интеграл", в номенклатуре продукции которого за 2005 год широко представлены устройства для организации последовательных каналов обмена данными стандартов RS232/422/485 [1, 2].
Все микросхемы последовательных интерфейсов RS232/422/485, выпускаемые НПО "Интеграл", – аналоги изделий ведущих мировых производителей (табл.1.) Для отечественного потребителя, кроме более низкой цены, основное их отличие от прототипов состоит в наличии приёмки заказчика. Эти микросхемы – практически единственная возможность полнофункциональной интегральной реализации данных интерфейсов в отечественной спецтехнике. Все микросхемы, кроме IL75232, выпускаются в корпусах DIP- и SOIC-типа, что облегчает как их ручной, так и автоматизированный монтаж.
Микросхемы для интерфейса RS232
Интерфейс стандарта RS232, разработанного Ассоциацией электронной промышленности (Electronics Industries Association, EIA), введен в эксплуатацию в 1962 году. Интерфейс построен на униполярных линиях передачи и работает в режиме последовательного обмена данными со скоростью до 115 Кбит/с. Максимальная длина кабеля 15 м. Стандарт определяет радиальный интерфейс, в котором понятие адреса отсутствует, что обусловливает его достаточно высокую эффективность при использовании в системах сбора данных и для обеспечения связи с периферийным оборудованием. Такие факторы, как достаточно большая длина кабеля и отсутствие адреса, способствуют повышению эффективности работы интерфейса в системах сбора данных и с периферийным оборудованием.
Для контроллеров интерфейса RS232 НПО "Интеграл" выпускает серию микросхем ILX2хх (ILX207, ILX208, ILX232). В их состав входят линейные приёмники и передатчики, а также обеспечивающие работу микросхем узлы удвоителя и преобразователя напряжения питания. На выходах микросхем формируются напряжения +10В и -10 В (рис.1). Друг от друга схемы отличаются числом каналов приёмников и передатчиков линии (см. табл.1). Все три микросхемы обеспечивают обмен данными по униполярным линиям. Так как интерфейс RS232 радиальный, входы "Выбор" в микросхемах серии не предусмотрены. Структуры микросхем приведены в табл.2.
Для непосредственного сопряжения типового UART-порта микроконтроллера с соединителем интерфейса RS232 НПО "Интеграл" предлагает микросхему IL75232 (аналог микросхемы GD75232B фирмы Texas Instruments [3]), содержащую набор буферных элементов. Микросхема позволяет реализовать функционально законченный порт RS232 с использованием минимального числа элементов. Предназначена для применения в программируемых контроллерах, управляющих компьютерах и подобных им изделиях. Предельная скорость передачи данных 120 Кбит/с. Выпускается только в бескорпусном исполнении. Функциональная схема IL75232 и типовая схема ее включения представлены на рис.2.
Для применения в терминальном оборудовании и обеспечения передачи данных в стандарте RS232 предназначены микросхемы IN1488 и IN1489 (аналоги микросхем MC1488 и MC1489 фирмы Freescale Semiconductor [4, 5]). IN1488 cодержит четыре линейных приёмника, IN1489 – четыре передчика. Типовое значение выходного тока ±10 мА, выходное сопротивление не менее 300 Ом. По схемотехнике эти микросхемы подобны IL75232, за исключением введённых дополнительных входов для реализации интерфейса RS485. IN1489 имеет равноценные входы, логически связанные по "И", а микросхема IN1488 – входы "Запрет", фиксирующие на выходе сигнал в состоянии логической единицы. Для работы IN1488 достаточно однополярного источника питания. Всё это обеспечивает широкие возможности по применению данных изделий в аппаратуре различных классов. Функциональные схемы этих устройств приведены на рис.3а,б.
Микросхемы для интерфейсов RS485/RS422
Интерфейсы стандарта RS485/RS422, наиболее широко используемого в системах автоматизации и сбора данных промышленного стандарта, построены на дифференциальных линиях связи. Отличаются высокой помехозащищённостью. В RS485-системах чаще всего применяются симметричные кабели на основе одной и более пар скрученных изолированных проводников. Согласно спецификации стандарта RS485, рекомендуется применять кабели с волновым сопротивлением 120 Ом. Для компенсации нежелательных эффектов, возникающих в длинных линиях связи, на обоих их концах обязательно устанавливаются согласующие резисторы. Максимальная длина линии стандарта RS485 достигает 1 км, скорость передачи – 10 Мбит/с. RS485 реализует магистральный принцип обмена данными, и к нему может быть подключено до 64 устройств.
Интерфейс RS422 – "облегчённая" версия интерфейса RS485, выходные токи его передатчиков меньше, следовательно, меньше и нагрузочная способность. Для улучшения этих параметров применяются повторители данных. RS422 – радиальный интерфейс, но многие производители оборудования дополняют его возможностью магистрального подключения и частичной совместимостью с RS485 (со сниженными параметрами по нагрузочной способности). Более подробно особенности этих интерфейсов и их сравнение с интерфейсами других стандартов рассмотрено в литературе [6].
Нижний уровень интерфейса RS422 – организация передачи данных по линии связи – реализуют микросхемы IL34C86 и IL34C87 (аналоги популярных микросхем DS34C86T и DS34C87T компании National Semiconductor [7, 8]). Схема организации интерфейса RS422 приведена на рис.4. Подача сигнала "Выбор" на вентили микросхемы линейного передатчика IL34C87 позволяет перевести их в состояние высокого импеданса, обеспечивая двунаправленную передачу по одной линии и частичную совместимость с интерфейсами стандарта RS485. Для сокращения числа выводов микросхемы сигналы "Выбор" вентилей объединены попарно (рис.5а).
Микросхема линейного приёмника IL34C86 дополнительно поддерживает приём сигналов с несимметричной линии интерфейса RS423. Она содержит четыре узла приёма сигнала дифференциальной линии, например сформированной выходным вентилем микросхемы передатчика. Гистерезис входных цепей обеспечивает помехозащищённость линии. Сигналы "Выбор", как и у IL34C87, переводят вентили в состояние высокого импеданса и объединяются попарно (рис.5б). Это упрощает интеграцию микросхемы в системы, построенные по магистральному принципу.
Микросхемы IL34C86 и IL34C87 широко используются в сетях передачи данных (блоки абонентского канала АТС), в стационарной, передвижной и бортовой аппаратуре.
Для интерфейсов стандарта RS485/RS422 НПО "Интеграл" выпускает трансивер ILX485 (аналог микросхемы MAX485 фирмы Maxim [9]), отличающийся низкой потребляемой мощностью и поддерживающий скорость передачи данных до 2,5 Мбит/с. Коэффициент разветвления ее равен 32. Линия передачи данных – медная витая пара, на концах которой расположены согласующие резисторы с сопротивлением 120 Ом. Линейные входы и выходы приёмника и передатчика объединены внутри малогабаритного восьмивыводного корпуса микросхемы (рис.6). Схема организации интерфейса RS485 на микросхемах ILX485 представлена на рис.7. ILX485 предназначен для применения в системах, критичных по мощности электропитания, в условиях повышенных помех (удаленные датчики в промышленных системах, распределенные системы сбора данных).
Решая задачи разработки устройства обмена данными и выбора протокола для него, не следует забывать о старых, добрых стандартах RS232/422/485, реализация которых дешева и многократно отработана. Дополнительные сведения по разработке и применению интерфейсов RS232/422/485 можно почерпнуть из литературы [10–15].
Литература
1. НПО "Интеграл". Номенклатурный перечень, 2005 год.
2."Золотой Шар". Каталог электронных компонентов.
3. Texas Instruments. GD75232B. Multiple RS232 drivers and receivers. Datasheet. http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/gd75232.pdf
4. Motorola. MC1488. Quad line driver. Datasheet.
5. Motorola. MC1489. Quad line receiver. Datasheet.
6. Лапин. А. Интерфейсы. Выбор и реализация. – М: Техносфера, 2005. http://vbnti.narod.ru/log.html#22okt05
7. National Semiconductor. DS34C86T. Quad CMOS Differential Line Receiver. Datasheet. http://cache.national.com/ds/DS/DS34C86T.pdf
8. National Semiconductor. DS34C87T.
Quad CMOS Differential Line Driver. Datasheet. http://cache.national.com/ds/DS/DS34C87T.pdf
9. Maxim. MAX485. Low-Power, Slew-Rate-Limited
RS-485/RS-422 Transceivers. Datasheet.
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/1111.pdf
10. Стешенко. В. Проектирование устройств обработки сигналов. http://www.rs232.ru/docs/rs232/doc003.html
11. Локотков. А. Интерфейсы последовательной
передачи данных. Стандарты EIA RS422A/RS485.–
Журнал СТА, 1997, N3.
http://www.cta.ru/pdf/1997-3/note1_1997_3.pdf
12. Ольховский И. RS-протоколы. http://www.ixbt.com/comm/rs_proto.html
13. Сборник статей по теме RS232. http://www.rs232.ru/i_rs232.html
14. Сборник статей по теме RS485. http://www.rs232.ru/i_rs485.html
15. Правильная разводка сетей RS485.
Maxim's Application Note 373/ Переводчик И. Н. Бирюков. http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm
Микросхемы для интерфейса RS232
Интерфейс стандарта RS232, разработанного Ассоциацией электронной промышленности (Electronics Industries Association, EIA), введен в эксплуатацию в 1962 году. Интерфейс построен на униполярных линиях передачи и работает в режиме последовательного обмена данными со скоростью до 115 Кбит/с. Максимальная длина кабеля 15 м. Стандарт определяет радиальный интерфейс, в котором понятие адреса отсутствует, что обусловливает его достаточно высокую эффективность при использовании в системах сбора данных и для обеспечения связи с периферийным оборудованием. Такие факторы, как достаточно большая длина кабеля и отсутствие адреса, способствуют повышению эффективности работы интерфейса в системах сбора данных и с периферийным оборудованием.
Для контроллеров интерфейса RS232 НПО "Интеграл" выпускает серию микросхем ILX2хх (ILX207, ILX208, ILX232). В их состав входят линейные приёмники и передатчики, а также обеспечивающие работу микросхем узлы удвоителя и преобразователя напряжения питания. На выходах микросхем формируются напряжения +10В и -10 В (рис.1). Друг от друга схемы отличаются числом каналов приёмников и передатчиков линии (см. табл.1). Все три микросхемы обеспечивают обмен данными по униполярным линиям. Так как интерфейс RS232 радиальный, входы "Выбор" в микросхемах серии не предусмотрены. Структуры микросхем приведены в табл.2.
Для непосредственного сопряжения типового UART-порта микроконтроллера с соединителем интерфейса RS232 НПО "Интеграл" предлагает микросхему IL75232 (аналог микросхемы GD75232B фирмы Texas Instruments [3]), содержащую набор буферных элементов. Микросхема позволяет реализовать функционально законченный порт RS232 с использованием минимального числа элементов. Предназначена для применения в программируемых контроллерах, управляющих компьютерах и подобных им изделиях. Предельная скорость передачи данных 120 Кбит/с. Выпускается только в бескорпусном исполнении. Функциональная схема IL75232 и типовая схема ее включения представлены на рис.2.
Для применения в терминальном оборудовании и обеспечения передачи данных в стандарте RS232 предназначены микросхемы IN1488 и IN1489 (аналоги микросхем MC1488 и MC1489 фирмы Freescale Semiconductor [4, 5]). IN1488 cодержит четыре линейных приёмника, IN1489 – четыре передчика. Типовое значение выходного тока ±10 мА, выходное сопротивление не менее 300 Ом. По схемотехнике эти микросхемы подобны IL75232, за исключением введённых дополнительных входов для реализации интерфейса RS485. IN1489 имеет равноценные входы, логически связанные по "И", а микросхема IN1488 – входы "Запрет", фиксирующие на выходе сигнал в состоянии логической единицы. Для работы IN1488 достаточно однополярного источника питания. Всё это обеспечивает широкие возможности по применению данных изделий в аппаратуре различных классов. Функциональные схемы этих устройств приведены на рис.3а,б.
Микросхемы для интерфейсов RS485/RS422
Интерфейсы стандарта RS485/RS422, наиболее широко используемого в системах автоматизации и сбора данных промышленного стандарта, построены на дифференциальных линиях связи. Отличаются высокой помехозащищённостью. В RS485-системах чаще всего применяются симметричные кабели на основе одной и более пар скрученных изолированных проводников. Согласно спецификации стандарта RS485, рекомендуется применять кабели с волновым сопротивлением 120 Ом. Для компенсации нежелательных эффектов, возникающих в длинных линиях связи, на обоих их концах обязательно устанавливаются согласующие резисторы. Максимальная длина линии стандарта RS485 достигает 1 км, скорость передачи – 10 Мбит/с. RS485 реализует магистральный принцип обмена данными, и к нему может быть подключено до 64 устройств.
Интерфейс RS422 – "облегчённая" версия интерфейса RS485, выходные токи его передатчиков меньше, следовательно, меньше и нагрузочная способность. Для улучшения этих параметров применяются повторители данных. RS422 – радиальный интерфейс, но многие производители оборудования дополняют его возможностью магистрального подключения и частичной совместимостью с RS485 (со сниженными параметрами по нагрузочной способности). Более подробно особенности этих интерфейсов и их сравнение с интерфейсами других стандартов рассмотрено в литературе [6].
Нижний уровень интерфейса RS422 – организация передачи данных по линии связи – реализуют микросхемы IL34C86 и IL34C87 (аналоги популярных микросхем DS34C86T и DS34C87T компании National Semiconductor [7, 8]). Схема организации интерфейса RS422 приведена на рис.4. Подача сигнала "Выбор" на вентили микросхемы линейного передатчика IL34C87 позволяет перевести их в состояние высокого импеданса, обеспечивая двунаправленную передачу по одной линии и частичную совместимость с интерфейсами стандарта RS485. Для сокращения числа выводов микросхемы сигналы "Выбор" вентилей объединены попарно (рис.5а).
Микросхема линейного приёмника IL34C86 дополнительно поддерживает приём сигналов с несимметричной линии интерфейса RS423. Она содержит четыре узла приёма сигнала дифференциальной линии, например сформированной выходным вентилем микросхемы передатчика. Гистерезис входных цепей обеспечивает помехозащищённость линии. Сигналы "Выбор", как и у IL34C87, переводят вентили в состояние высокого импеданса и объединяются попарно (рис.5б). Это упрощает интеграцию микросхемы в системы, построенные по магистральному принципу.
Микросхемы IL34C86 и IL34C87 широко используются в сетях передачи данных (блоки абонентского канала АТС), в стационарной, передвижной и бортовой аппаратуре.
Для интерфейсов стандарта RS485/RS422 НПО "Интеграл" выпускает трансивер ILX485 (аналог микросхемы MAX485 фирмы Maxim [9]), отличающийся низкой потребляемой мощностью и поддерживающий скорость передачи данных до 2,5 Мбит/с. Коэффициент разветвления ее равен 32. Линия передачи данных – медная витая пара, на концах которой расположены согласующие резисторы с сопротивлением 120 Ом. Линейные входы и выходы приёмника и передатчика объединены внутри малогабаритного восьмивыводного корпуса микросхемы (рис.6). Схема организации интерфейса RS485 на микросхемах ILX485 представлена на рис.7. ILX485 предназначен для применения в системах, критичных по мощности электропитания, в условиях повышенных помех (удаленные датчики в промышленных системах, распределенные системы сбора данных).
Решая задачи разработки устройства обмена данными и выбора протокола для него, не следует забывать о старых, добрых стандартах RS232/422/485, реализация которых дешева и многократно отработана. Дополнительные сведения по разработке и применению интерфейсов RS232/422/485 можно почерпнуть из литературы [10–15].
Литература
1. НПО "Интеграл". Номенклатурный перечень, 2005 год.
2."Золотой Шар". Каталог электронных компонентов.
3. Texas Instruments. GD75232B. Multiple RS232 drivers and receivers. Datasheet. http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/gd75232.pdf
4. Motorola. MC1488. Quad line driver. Datasheet.
5. Motorola. MC1489. Quad line receiver. Datasheet.
6. Лапин. А. Интерфейсы. Выбор и реализация. – М: Техносфера, 2005. http://vbnti.narod.ru/log.html#22okt05
7. National Semiconductor. DS34C86T. Quad CMOS Differential Line Receiver. Datasheet. http://cache.national.com/ds/DS/DS34C86T.pdf
8. National Semiconductor. DS34C87T.
Quad CMOS Differential Line Driver. Datasheet. http://cache.national.com/ds/DS/DS34C87T.pdf
9. Maxim. MAX485. Low-Power, Slew-Rate-Limited
RS-485/RS-422 Transceivers. Datasheet.
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/1111.pdf
10. Стешенко. В. Проектирование устройств обработки сигналов. http://www.rs232.ru/docs/rs232/doc003.html
11. Локотков. А. Интерфейсы последовательной
передачи данных. Стандарты EIA RS422A/RS485.–
Журнал СТА, 1997, N3.
http://www.cta.ru/pdf/1997-3/note1_1997_3.pdf
12. Ольховский И. RS-протоколы. http://www.ixbt.com/comm/rs_proto.html
13. Сборник статей по теме RS232. http://www.rs232.ru/i_rs232.html
14. Сборник статей по теме RS485. http://www.rs232.ru/i_rs485.html
15. Правильная разводка сетей RS485.
Maxim's Application Note 373/ Переводчик И. Н. Бирюков. http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm
Отзывы читателей
