CHUẨN TRUYỀN THÔNG RS 232 & RS 485 (báo cáo môn truyền dữ liệu)

CHUẨN TRUYỀN THÔNG RS 232 & RS 485 (báo cáo môn truyền dữ liệu)

CHUẨN TRUYỀN THÔNG

RS-232 & RS-485

Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Văn Nghĩa

Nhóm SV thực hiện:

1-Nguyễn Hữu Tòng 2-Nguyễn Ngọc Sinh

3-Ngô Văn Quý

4-Chu Nhất Quốc

5-Đỗ Trọng Thắng

NỘI DUNG BÁO CÁO

Phần 1: Chuẩn RS-232

1 : Định nghĩa về chuẩn truyền thông RS-232

2 : Cấu trúc vật lý của RS-232

3 : Phương thức truyền nhận dữ liệu

4 : Những đặc điểm của RS-232

5 : Ứng dụng và mở rộng Phần 2: Chuẩn RS-485 1: Định nghĩa về chuẩn truyền thông RS-485

2 : Đặc điểm và một số vấn đề liên quan đến chuẩn RS-485

3 : Ưu nhược điểm của RS-485

4 : Ứng dụng

Phan I

1-Định Nghĩa : RS-232 là phương pháp giao tiếp nối tiếp cho các

máy tính và các thiết bị RS-232 là một giao diện để kết nối một DTE () Với một DCE (thiết bị truyền dữ liệu ) Với tốc độ tối đa là 20Kbd,chiều dài đường truyền tối đa là 15m

- Chuẩn RS-232 được nối ra một giắc cắm (gọi là cổng com) khi

sử dụng có thể dùng hai hay toàn bộ chân pin của cổng

này.có nhiều loại cổng com phục vụ các chức năng khác

nhau gồm 4,9,25,37 chân.

Hình 1 Vị trí, hình dạng cổng COM trên máy tính

2-Cấu truc vật lý của RS-232.

 RS-232 sử dụng tối thiểu 3 dây để truyền và nhận dữ

liệu.Trong đó 2 dây được nối chéo vào các bộ thu phát,một dây được nối với đất

TXD TXD

RXD RXD

GND GND

Đây là cấu trúc chân của RS-232

KẾT NỐI MÁY TÍNH QUA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ MAX 232

GIỚI THIỆU VI MẠCH GIAO TIẾP MAX 232

Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng trong giao diện nối tiếp với máy tính

Vì tín hiệu ở cổng COM thường ở mức +12V và -12V nên không tương thích với điện áp TTL,nên để giao tiếp với các vi điều khiển qua cổng COM ta phải chọn một mạch biến đổi điện

áp cho phù hợp với mức TTL,ta thường chọn MAX 232 để thực hiện việc tương thích điện áp

Vi mạch MAX 232 là một vi mạch chuyên dùng giao tiếp nối tiếp với máy tính.chúng có nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL ở lối vào thành mức +10V và -10V ở phía truyền và các mức -3V đến -15V và +3V đến +15V thành mức TTL ở phía nhận

Sơ đồ kết nối giữa cổng COM với KIT Vi điều khiển 8051 :

 Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu

ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi

mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có thể hở mạch các cầu này Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD và GND (mass)

Khi dữ liệu từ máy tính được gởi đến KIT Vi điều khiển

8051 qua cổng COM thì dữ liệu này sẽ được đưa vào từng bit (nối tiếp) vào thanh ghi SBUF (thanh ghi đệm), đến khi thanh ghi đệm đầy thì cờ RI trong thanh ghi điều khiển sẽ

tự động Set lên 1 và lúc này CPU sẽ gọi chương trình con phục vụ ngắt và dữ liệu sẽ được đưa vào để xử lý

 3-Phương thức truyền nhận tin

a) Quá trình truyền dữ liệu:

Việc truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS-232 được

thực hiện theo kiểu không đồng bộ Vì thế, tại một thời điểm chỉ có một bit được truyền Bộ truyền gửi một bit bắt đầu (start bit) để thông báo cho bộ nhận biết một

ký tự sẽ được gửi đến trong lần truyền bit tiếp theo Bit này luôn bắt đấu ở mức 0 Tiếp theo là các bit dữ liệu (data bits) được gửi dưới dạng mã ASCII (có thể là 4, 5,

6, 7 hoặc 8 bit dữ liệu) Sau đó là một bit chẵn lẻ (parity bit, có thể có hoặc không) và cuối cùng là bit dừng

(stop bit, có thể là 1, hoặc nhiều bit dừng).

0 0 1 1

start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Parity stop

+15v(start)

0 0 0 0 0 0 0

parity

1 1 1 1 (stop) -15v

Khi số các bit 1 trong byte là chẵn thì bít Odd Parity Bit

= 1 và bít lẻ = 0,

Một số dạng khác không phổ biến là dùng một số khác nhau của số bít dữ liệu Rất nhiều cổng nối

tiếp hỗ trợ mọi nơi từ 5 ->8 bít dữ liệu, cộng với bít chẵn lẻ.

 Truyền không đồng bộ có thể dùng một trong vài cách định dạng phổ biến Phổ biến nhất là kiểu 8-N-1, nơi truyền sẽ truyền mỗi byte dữ liệu một bít Start, tiếp theo là 8 bít dữ liệu bắt đầu với bít 0(bít có trọng số nhỏ nhất Least

Sìgnificant Bit) và kết thúc với 1 bít Stop

Chữ N trong định dạng 8-N-1 chỉ rằng truyền dữ liệu không dùng bít chẵn lẻ Một dạng định dạng khác là bao gồm một bít chẵn lẻ giống như dạng đơn giản của kiểm soát lỗi

4-Những đặc điểm của RS-232

 Phương thức truyền thông của RS-232 là phương thức

truyền thông không đối xứng ,tức là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây truyền hoặc nhận so với đất

 Tốc độ truyền của RS-232 là 19, 2Kbd

 Khoảng cách tối đa giữa 2 thiết bị truyền nhận là 15m

 RS-232 chỉ cho phép kết nối 2 thiết bị với nhau.(truyền

thông theo phương thức kết nối điểm-điểm)

 RS-232 cho phép thu và phát trong cùng một thời điểm

 Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao

ứng dụng:

 Ngày nay rất nhiều máy tính cá nhân nói chung cũng như

máy tính xách tay nói riêng đã không còn trang bị cổng nối tiếp nữa, đa số các bo mạch chủ chung và cao cấp cũng dần loại bỏ cổng nối tiếp khiến cho một số người sử dụng đã gặp khó khăn khi còn sử dụng các thiết bị cũ (chẳng hạn các

modem qua

 Bàn phím máy tính (trước đây)

 Chuột điều khiển (trước đây, hiện nay bàn phím và chuột sử dụng các cổng PS/2 hoặc USB)

 Modem (quay số)

 Ứng dụng trong các chuyên ngành khác :

 Kết nối với các thiết bị điều khiển (các cổng 232,

RS-422 ) trong ngành tự động hoá điều khiển Như giao tiếp Máy tính - PLC…

 Kết nối với các thiết bị điện tử dân dụng

 Kết nối với các điện thoại thông minh

 Máy tính - máy tính

và điều khiển cho những ứng dụng Những đặc điểm nổi trội của

RS485 là nó có thể hỗ trợ 1 mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng 1 đường truyền, tốc độ có thể lên tới 115.200 baud cho 1 khoảng cách là 4000feet (1200m).

 Bảng tóm tắt thông số của RS485

Áp cổng ra khi điều khiển hở mạch 1.5

Áp kiểu chung điều khiển RL = 54Ω ±3 V

Ngưỡng nhạy thu vào -7V <VCM< 12 V ±200 mV

Phạm vi áp kiểu chung thu vào -7 12 V

2/ Đặc điểm và một số vấn đề liên quan đến chuẩn RS485

a/Truyền dẫn cân bằng

Hệ thống truyền dẫn cân bằng gồm có 2 dây tín hiệu A, B nhưng không có dâymass Sở dĩ được gọi là cân bằng là do tín hiệu trên dây này ngược với tín hiệutrên dây kia Nghĩa là nếu dây này đang phát mức cao thì dây kia phải đangphát mức thấp

và ngược lại

Hình 1: Kiểu truyền cân bằng 2 dây.

Hình 2 Tín hiệu trên 2 dây của hệ thống cân bằng.

b/ Mức tín hiệu

Với 2 dây A, B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu mức cao TTL được quy định khiáp của dây A lớn hơn dây B tối thiểu là 200mV, tín hiệu mức thấp TTL đượcquy định khi áp của dây A nhỏ hơn dây B tối thiểu cũng là 200mV Nếu điện ápVAB mà nằm trong khoảng -200mV < VAB < 200mV thì tín hiệu lúc này

đượcxem như là rơi vào vùng bất định Điện thế của mỗi dây tín hiệu so với mass bên phía thu phải nằm trong khoảng –7V đến +12V

c/Cặp dây xoắn

Như chính tên gọi của nó, cặp dây xoắn

(Twisted-pair wire) đơn giản chỉ là cặpdây có chiều dài bằng nhau và được xoắn lại với nhau Sử dụng cặp dây xoắnsẽ giảm thiểu được nhiễu, nhất là khi truyền ở khoảng cách xa và với tốc độcao.

c/Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn

Phụ thuộc vào hình dáng và chất liệu cách điện của dây mà nó

sẽ có 1 trở kháng đặc tính (Characteristic impedence-Zo), điều này thường được chỉ rõ bởi nhà sản xuất Theo như khuyến cáo thì trở kháng đặc tính của đường dây vào

khoảng từ 100 - 120Ω nhưng không phải lúc nào cũng đúng như vậy

d/Điện áp kiểu chung

Tín hiệu truyền dẫn gồm 2 dây không có dây mass nên chúng cần được tham chiếu đến 1 điểm chung,

điểm chung lúc này có thể là mass hay bất kì một mức điện áp cho phép nào đó Điện áp kiểu chung (Common-mode voltage -VCM) về mặt toán học

được phát biểu như là giá trị trung bình của 2 điện

áp tín hiệu được tham chiếu với mass hay 1 điểm chung.

f/Vấn đề nối đất

Tín hiệu trên 2 dây khi được tham chiếu đến điểm chung là đất (Ground) thì khiđó nó cần được xem xét kỹ lưỡng Lúc này

bộ nhận sẽ xác định tín hiệu bằng cách tham chiếu tín hiệu

đó với đất của nơi nhận, nếu đất giữa nơi nhận và nơi phát

có một sự chênh lệch điện thế vượt qua ngưỡng cho phép thì tín hiệu thu được sẽ bị sai hoặc phá hỏng thiết bị Điều này cho thấy mạng RS485 gồm 2 dây nhưng có tới 3 mức

điện áp được xem xét Do đất là một vật dẫn điện không

hoàn hảo nên nó có một điện trở xác định, gây ra chênh lệch điện thế từ điểm này tới điểm kia, đặc biệt là tại các vùng có nhiều sấm sét, máy móc tiêu thụ dòng lớn, những bộ

chuyển đổi được lắp đặt và có nối đất

g/Điện trở đầu cuối

Điện trở đầu cuối (Terminating Resistor) đơn giản là điện trở

được đặt tại 2 điểm tận cùng kết thúc của đường truyền Giá trị của điện trở đầu cuối lí tưởng là bằng giá trị trở kháng

đặc tính của đường dây xoắn, thường thì vào khoảng 100 - 120Ω

 Nếu điện trở đầu cuối không phù hợp với giá trị trở kháng đặc tính của đường dây thì nhiễu có thể xảy ra do có sự phản xạ xuất hiện trên đường truyền, nhiễu ở mức độ nhỏ thì không sao nhưng nếu ở mức độ lớn thì có thể làm tín hiệu bịsai lệch Sau đây là hình minh họa dạng tín hiệu thu được khi dùng 2 điện trở đầu cuối khác nhau

RT=54Ω RT=120Ω

 Bieu do

 h/Phân cực đường truyền

 Khi mạng RS-485 ở trạng thái rãnh thì tất cả các khối thu đều ở trạng thái lắng nghe đường truyền và tất cả khối phát đều ở trạng thái tổng trở cao cách li với đường truyền Lúc này trạng thái của đường truyền được xem là bất định Nếu -200mV ≤ V AB ≤ 200mV thì trạng thái logic tại ngõ ra khối thu sẽ mang giá trị của bit cuối cùng nhận được Điều này không đảm bảo vì đường truyền rãnh trong truyền dữ liệu nối tiếp đòi hỏi phải ở mức cao để khối thu không hiểu nhầm là có dữ liệu xuất hiện trên đường truyền.

 Để duy trì trạng thái mức cao khi đường truyền rãnh thì việc phân cực đường truyền (Biasing) phải được thực hiện Một điện trở R kéo lên nguồn ở đường A và một điện trở R kéo xuống mass ở đường B sao cho

V AB ≥ 200mV sẽ ép đường truyền lên mức cao.

 i/Các kiểu mẫu truyền nhận trong RS485

+) Một phát, một nhận

+)Một phát ,nhiều truyền

nhận

 +)Hai bộ truyền nhận

Ở đây việc truyền và nhận dữ liệu được thực hiện bởi 1 cặp dây xoắn nên truyền nhận dữ liệu không thể diễn ra đồng thời mà phải theo hình thức bán song công (half duplex), trong một thời điểm chỉ có một bộ truyền

+)Nhiều bộ truyền nhận

Đoạn dây rẽ nhánh (Stub) là đoạn dây nối từ cặp dây chính tới một trạm Đoạn dây rẽ nhánh dài sẽ làm ảnh hưởng tới sự phối hợp trở kháng Vì vậy nên giữ cho chiều dài đoạn dây rẽ nhánh càng ngắn càng tốt.

Một dạng kết nối đường truyền RS485 hợp lí:

 3/Ưu nhược điểm cua RS 485

 chuẩn RS-232 chỉ cho phép ghép nối một-một, do đó không thể áp dụng cho mạng cần thiết kế Việc chọn một chuẩn truyền thông khác là cần thiết, và sử dụng Chuẩn RS-485 là chọn lựa hợp lí.

 Mạng sử dụng chuẩn RS-485 rất đơn giản và giá thành thấp hơn nhiều.

 Chuẩn RS-485 cho phép 32 mạch truyền và nhận cùng nối vào đường dây bus (với bộ lặp Repeater tự động và các bộ truyền nhận trở kháng cao,giới hạn này có thể mở rộng lên đến 256 node mạng) Bên cạnh đó RS-485 còn có thể chịu được các xung đột data và các điều kiện lỗi trên đường truyền

RS-485 có thể truyền xa 1200m, tốc độ lên đến 10Mbps.Nhưng 2 thông số này không xảy ra cùng lúc Khi tốc độ truyền tăng thì tốc độ baud giảm

Vì có khả năng chống nhiễu tốt như vậy nên chuẩn RS-485 có khả năng truyền dữ liệu trên một khoảng cách xa.

điều khiển ánh sáng và các hệ thống khác sử dụng DMX512 giao thức.

nối dây đơn giản và chiều dài cáp dài lý tưởng cho các thiết bị gia nhập

từ xa Nó có thể được sử dụng để điều khiển các hệ thống giám sát video hoặc để kết nối bảng điều khiển an ninh và các thiết bị như đọc thẻ kiểm soát truy cập.

dạng và giao thức của việc truyền dữ liệu không được chỉ định bởi

EIA-485 Interoperation ngay cả các thiết bị tương tự từ các nhà sản xuất khác nhau không được đảm bảo bởi việc tuân thủ các mức tín hiệu một mình.

The end

 Với sự nỗ lực của nhóm 1 đã hoàn thành bản báo cáo này và chúng em cảm ơn thầy Nguyễn Văn Nghĩa đã hướng dẫn chúng em trong quá trình.Trong quá trình không tránh được thiếu sót mong được sự đóng góp thêm của các thành viên k47