معيار اتصالات البيانات التسلسلية RS485

تم تصميم “RS485” لتزود بيانات عالية السرعة، حيث يتم تحديد المعيار بواسطة هيئات الاتصالات في الصناعة ويمكن الإشارة إليه في الغالب باسم “RS485″، ولكن يمكن أيضاً رؤية الإشارات إلى “EIA485” أو “TIA-485″، وهو قادر على إعطاء معدل بيانات رئيسي يبلغ “10 ميجابت في الثانية” على مسافات تصل إلى 50 قدماً، ولكن يمكن توسيع المسافات إلى “4000 قدم” بسرعة أقل تبلغ “100 كيلو بت في الثانية”.

ما هو معيار اتصالات البيانات التسلسلية RS485؟

معيار “RS-485”: هو المعيار الموصى به لنقل البيانات على قناة متناظرة تسلسلية ثنائية الاتجاه ونصف ثنائية الاتجاه، حيث يصف المعيار فقط إرسال إشارة الطبقة المادية، فعلى سبيل المثال نموذج الطبقة الواحدة فقط “OSI”، ولا يصف المعيار نموذج البرمجة لبروتوكولات التبادل، وتم إنشاء “RS-485” لتوسيع الفرص لواجهة “RS232” المادية على نقل البيانات الثنائية.

كان “RS485” قادراً على توفير اتصالات بيانات عالية السرعة، وعلى الرغم من أنّ العديد من التنسيقات الأخرى قد تم الاستيلاء عليها، فقد تم اعتمادها على نطاق واسع وتمكنت من تحقيق احتياجات عدد من التطبيقات، حيث يلزم نقل البيانات بسرعات عالية في ذلك الوقت، كما أثبت “RS485” أنّه معيار قوي وقادر على توفير اتصالات بيانات موثوقة عبر مسافات طويلة.

• “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection”.

• “RS” هي اختصار لـ “Recommended Standard”.

• “EIA” هي اختصار لـ “Electronic Industries Alliance”.

• “TIA” هي اختصار لـ “Telecommunications Industry Association”.

تطبيقات معيار RS-485:

غالباً ما تُستخدم موصلات “RS-485” للشبكات البسيطة، ويمكن توصيلها في وضع “2” أو “4” أسلاك في التطبيقات النموذجية، وقد يتم ربط العديد من الأجهزة القادرة على تعيين العنوان بجهاز تحكم واحد أي كمبيوتر شخصي، وبهذه الطريقة يمكن استخدام خط واحد للاتصال، ومن الممكن أيضاً التحويل بين “RS485″ و”RS232” باستخدام محولات واجهة بسيطة قد تتضمن عزلاً بصرياً بين الدائرتين بالإضافة إلى تقليل زيادة التيار لأي “Pin” كهربائية يمكن التقاطها.

باستخدام “RS-485″، يمكن إنشاء شبكة اتصالات بيانات متعددة النقاط، حيث يقوم المعيار على تحديد ما يمكن استخدامه، وحيث يصل إلى “32 محركاً” أو جهاز إرسال إلى جانب “32 جهاز” استقبال على النظام، ممّا يعني أنّه يمكن أن يكون هناك “32 عقدة” قادرة على الإرسال والاستقبال، كما يمكن تمديد هذا بشكل أكبر باستخدام أجهزة إعادة إرسال “تلقائية” ومحركات أو أجهزة استقبال ذات مقاومة عالية وبهذه الطريقة يمكن أن يكون مئات العقد على الشبكة.

بالإضافة إلى ذلك، يعمل “RS485” على توسيع نطاق الوضع الشائع لكل من برامج التشغيل وأجهزة الاستقبال في وضع “ثلاثي الحالة” مع إيقاف التشغيل، كما أنّ ناقل “RS-485” قادرو على تحمل مشاكل تصادم البيانات، وعندما تكون شبكات “RS485” أكبر تصبح مشكلة تصادم البيانات أكبر، حيث تم الوصول إلى حل ذلك جزئياً بواسطة التأكد من أنّ المحولات وأجهزة إعادة الإرسال، وعناصر التحكم في المعالجات الدقيقة مصممة حتى تكون في وضع الاستلام، وحتى تصبح جاهزة لإرسال البيانات.

أسلوب آخر وهو إنتاج نظام “رئيسي واحد”، حيث يبدأ حاجة الاتصالات إلى “عقدة تابعة” عن طريق معالجة تلك الوحدة، ويكتشف الجهاز بوجود “بت” بدء الإرسال وبالتالي يمكّن جهاز الإرسال من العمل وبمجرد إرسال البيانات المطلوبة يعود الجهاز مرة أخرى إلى وضع الاستلام.

خصائص الواجهة القياسية RS-485:

1- بيانات ثنائية الاتجاه وأحادي الاتجاه:

يتم إرسال تدفق البيانات التسلسلية في وقت واحد في اتجاه واحد فقط، وتتطلب البيانات في الاتجاه الآخر تبديل جهاز الإرسال والاستقبال، حيث تسمى أجهزة الإرسال والاستقبال “السائقين”، وهي عبارة عن جهاز أو دائرة كهربائية تشكل إشارة مادية لجهاز الإرسال.

2- قناة متناظرة:

لإرسال أو استقبال البيانات باستخدام سلكي إشارة مكافئين، يستخدم خطوط الأسلاك هي الحروف اللاتينية “A” و”B”، أمّا بالنسبة لهذين السلكين يتم تبادل البيانات التسلسلية في كلا الاتجاهين الدوران وعند استخدام قناة متناظرة من الزوج الملتوي، يزيد بشكل كبير من ثبات الإشارة إلى نسبة الضوضاء كما أنّ الجانب العريض الجيد يمنع الإشارة الناتجة عن الإشعاع الكهرومغناطيسي.

3- التفاضلية أي طريقة متوازنة لنقل البيانات:

في هذه الطريقة لنقل البيانات عند ناتج جهاز الإرسال والاستقبال، يتغير الفرق المحتمل مع نقل فرق الجهد “1” بين “AB” الموجب لنقل فرق الجهد “0” بين “AB” السالب أي أنّ التيار بين المحطات “A” و”B” مع نقل “0” و”1″ يعملان موازيان في اتجاهين متعاكسين.

4- متعدد النقاط:

تمكن أجهزة استقبال وأجهزة إرسال واستقبال متعددة مرتبطة بكابل اتصال واحد، حيث من الممكن توصيل جهاز إرسال واحد فقط بالخط في وقت معين والكثير من أجهزة الاستقبال، كما يجب تحرير خط الاتصال المتبقي من أجهزة الإرسال لنقل البيانات.

5- انخفاض الارسال غير متوقع:

يحتوي مكبر الصوت العازل لجهاز الإرسال على ناتج مقاومة منخفض يمكنه إرسال إشارة إلى العديد من أجهزة الاستقبال، حيث تبلغ سعة التحميل القياسية لجهاز الإرسال “32 متراً” من أجهزة الاستقبال على جهاز إرسال واحد، وبالإضافة إلى ذلك يتم استخدام الإشارة الحالية لـ “الزوج الملتوي” أي مزيد من التشغيل الحالي “الزوج الملتوي”، ويتم منعه من الضوضاء في الطور على خط الاتصالات.

6- المنطقة ليست حساسة للإشارة:

عندما لا تتجاوز الإشارة التفاضلية بين مستوى “AB” جهات الاتصال “± 200 مللي فولت”، يُعتبر خط الإشارة غائب، وهذا يزيد من مناعة الضوضاء لنقل البيانات.

مواصفات RS-485:

• العدد المسموح به من أجهزة الإرسال والاستقبال “32”.

• أقصى طول للوصلة “1200 متر” أي “4000 قدم”.

• السرعة القصوى “10 ميجا بايت في ثانية”.

• الحد الأدنى لمحرك النواتج “± 1.5 فولت”، وأقصى محركات النواتج “± 5 فولت”.

• أقصى محرك تيار ماس كهربائى “250 مللي أمبير“.

• محرك مقاومة الناتج “54 أوم”.

• قيمة المقاومة “12 كيلو أوم“.

• إجمالي مقاومة الإدخال المسموح بها “375 أوم”.

• مدى الحساسية للإشارة من “± 200 مللي فولت“.

• مستوى المنطق “1” هو “+200 مللي فولت” ومستوى المنطق “0” هو “-200 مللي فولت”.

قد تكون مقاومة الإدخال لبعض أجهزة الاستقبال أكثر من “12 كيلو أوم” لحمولة الوحدة، فعلى سبيل المثال، “48 كيلو أوم” أي “1/4 وحدة حمل” أو “96 كيلو أوم” أي “1/8 وحدة الحمل”، وبالتالي زيادة عدد المستقبلات حتى “128” أو “256”، وأمّا بالنسبة لمقاومات الإدخال المختلفة للمستقبلات، من الضروري أن تكون مقاومة الدخل الإجمالية أقل من “375 أوم”.

يصف “RS-485” فقط إجراءات تبادل بيانات الطبقة المادية وجميع مشاكل التبادل والمزامنة والمصافحة المخصصة لبروتوكول أعلى، وفي أغلب الأحيان معيار “RS-232” أو بروتوكولات علياً، حيث يقوم “RS-485” بتنفيذ الإجراءات التالية فقط:

• تحويل التسلسل الوارد “1” و “0” في الإشارة التفاضلية.

• يرسل إشارة تفاضلية في خط اتصال متماثل.

• قم بتوصيل أو فصل برنامج تشغيل جهاز الإرسال للإشارة إلى بروتوكول أعلى.

• يقبل الإشارة التفاضلية من خط الاتصال.

فوائد الإشارة المادية RS-485 إلى إشارة RS-232:

• يستخدم مصدر واحد “+5 فولت”، والذي يستخدم لتشغيل معظم الأجهزة الإلكترونية والرقائق، ممّا يبسط البناء ويسهل تنسيق الأجهزة.

• يرسل “RS-485” الإشارة بنسبة 10 أضعاف مقارنةً بجهاز إرسال الإشارة “RS-232″، حيث يتيح لك ذلك الاتصال بجهاز إرسال واحد “RS-485” و”32 جهاز استقبال”، وبالتالي بث البيانات.

• استخدام إشارات متناظرة ذات عزل كلفاني “galvanic” مع عدم وجود إمداد محتمل، ونتيجةً لإمكانية دخول ضوضاء في سلك الطاقة الصفري، وعند النظر إلى فرصة العمل على الحمل المنخفض المقاومة لجهاز الإرسال، يصبح من الممكن استخدام قمع ضوضاء النمط الشائع بخصائص “الزوج الملتوي”، كما يزيد بشكل كبير من نطاق الاتصال.