วันจันทร์ที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2556

RS-232 RS-485 RS-422




 กลุ่ม3

นาย คมสันต์    สุพร     56016680107
นาย สุรศักดิ์     นันทดี  56016680119
นาย นรากรณ์   ตายศ   56016680120
นาย ธันวา        มะนุ่น   56016680124

การใช้งานพอร์ตอนุกรม RS232
  • การสื่อสารแบบอนุกรม นับว่ามีความสำคัญ ต่อการใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์มาก เพราะสามารถใช้แป้นพิมพ์ และจอภาพของ PC เป็น อินพุต และ เอาต์พุต ในการติดต่อ หรือ ควบคุม ไมโครคอนโทรลเลอร์ ด้วยสัญญาณอย่างน้อย เพียง 3 เส้นเท่านั้น คือ

  • - สายส่งสัญญาณ TX
    - สายรับสัญญาณ RX
    - และสาย GND

    โดยปกติพอร์ตอนุกรม RS-232C จะสามารถต่อสายได้ยาว 50 ฟุตโดยประมาณ ขึ้นอยู่กับ ชนิดของ สายสัญญาณ, ระยะทาง, และ ปริมาณ สัญญาณ รบกวน
พอร์ตอนุกรมของ PC    DB9 ตัวผู้ (Male)
พอร์ตอนุกรมของอุปกรณ์ภายนอก  DB9 ตัวเมีย (Female) 
  • พอร์ตอนุกรมของ PC จะเป็นคอนเน็คเตอร์แบบ DB9 ตัวผู้ (Male)
  • พอร์ตอนุกรม ของอุปกรณ์ภายนอก จะเป็นคอนเน็คเตอร์แบบ DB9 ตัวเมีย(FeMale)
แสดงการจัดขา ของคอนเน็กเตอร์ อนุกรมแบบ DB9 และหน้าที่การใช้งานต่างๆ
DB9 ตัวผู้ เมื่อมองจากด้านหลัง
Pin
DescriptionType
1
Data Carrier Detect (DCD)Input
2
Received Data (RXD)Input
3
Transmitted Data (TXD)Output
4
Data Terminal Ready (DTR)Output
5
Signal Ground (GND)Input
6
Data Set Ready (DSR)Input
7
Request To Send (RTS)Output
8
Clear to Send (CTS)Input
9
Ring Indicator (RI)Input
การเชื่อมต่ออุปกรณ์อุกรณ์ภายนอกเข้ากับคอมพิวเตอร์ด้วยสาย DB9
การเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกผ่าน DB9 แบบ Null modem
การต่ออุปกรณ์ภายนอกผ่าน DB9 แบบ 3 เส้น
การทำงานของขาสัญญาณ DB9
TXD เป็นขาที่ใช้ส่งข้อมูล
RXD เป็นขาที่ใช้รับข้อมูล
DTR แสดงสภาวะพอร์ตว่าเปิดใช้งาน ,DSR ตรวจสอบว่าพอร์ต ที่ติดต่อด้วย เปิดอยู่หรือไม่
- เมื่อเปิดพอร์ตอนุกรม ขา DTR จะ ON เพื่อให้อุปกรณ์ได้รับทราบว่าต้องการติดต่อด้วย
- ในขณะเดียวกันก็จะตรวจสอบขา DSR ว่าอุปกรณ์พร้อมหรือไม่
RTS แสดงสภาวะพอร์ตว่าต้องการส่งข้อมูล ,CTS ตรวจสอบว่าพอร์ตที่ติดต่ออยู่ ต้องการส่งข้อมูลหรือไม่
- เมื่อต้องการส่งข้อมูลขา RTS จะ ON และจะส่งข้อมูลออกที่ขา TXD เมื่อส่งเสร็จก็จะ OFF
- ในขณะเดียวกันก็จะตรวจสอบขา CTS ว่าอุปกรณ์ต้องการที่จะส่งข้อมูลหรือไม่
GND ขา ground
ระดับสัญญาณของ RS232
ระดับสัญญาณของ RS232C และระดับสํญญาณของ TTL
  • สัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้น ในสายนำสํญญาณ มักจะมีแรงดันเป็นบวก เมื่อเทียบกับกราวน์
    - เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนนี้ จึงออกแบบแรงดัน ของโลจิก "1" เป็นลบ คืออยู่ในช่วง -3V ถึง -15V
    ส่วนแรงดัน ของโลจิก "0" อยู่ในช่วง +3V ถึง +15V
    - และเหตุที่ ระดับสัญญาณ ของ RS232 อยู่ในช่วง +15V ถึง -15V ก็เพื่อให้ต่อสายสัญญาณไปได้ไกลขึ้น
  • ดังนั้นจึงจำเป็นจะต้องมีวงจรเปลี่ยนระดับแรงดันของ RS232 มาเป็นระดับแรงดันของ TTL
อัตราการส่งข้อมูล (Baud rate)
- คือความเร็วของการรับ-ส่งข้อมูล เป็นจำนวนบิทต่อวินาทีเช่น 300, 1,200, 2,400, 4,800 , 9,600 ,14,400 ,19,200, 38,400 ,56,000 เป็นต้น
- การเลือกอัตราการส่งข้อมูลขึ้นอยู่กับ ชนิดของสายสัญญาณ, ระยะทาง,และปริมาณสัญญาณรบกวน
รูปแบบการสื่อสารแบบอนุกรม
มีด้วยกันอยู่ 2 แบบ คือแบบซิงโครนัส (Synchronous) และแบบอะซิงโครนัส(Asynchronous)
  • การสื่อสารแบบซิงโครนัส (Synchronous)
-การรับส่งข้อมูล จะมีสัญญาณนาฬิกา ซึ่งเป็นตัวกำหนด จังหวะเวลา การส่งข้อมูล ร่วมอยู่ด้วยอีกเส้นหนึ่ง ใช้คู่กับสัญญาณข้อมูล ตัวอย่างเช่น การส่งสัญญาณจากคีย์บอร์ด
  • การสื่อสารแบบอะซิงโครนัส (Asynchronous)
- การรับส่งข้อมูล โดยที่ไม่จำเป็นต้อง มีสัญญาณนาฬิกา ร่วมด้วย แต่จะใช้ให้ตัวส่ง และตัวรับ มีอัตราส่งข้อมูล ที่เท่ากัน
รูปแบบข้อมูลแบบอะซิงโครนัส ประกอบด้วย 4 ส่วนคือ
1บิตเริ่มต้น (Start bit) มีขนาด1 บิต
2บิตข้อมูล (Data) มีขนาด 5,6,7 หรือ 8 บิต
3บิตตรวจสอบพาริตี้ (Parity bit) มีขนาด 1 บิตหรือไม่มี
4บิตหยุด (Stop bit) มีขนาด 1, 1.5, 2 บิต
- เมื่อไม่มีการส่งข้อมูล ขา data จะมีสถานะเป็นโลจิก "1" หรือ สถานะหยุดรอ (Waiting stage)
- เมื่อเริ่มต้นส่งข้อมูลจะให้ขา data เป็นโลจิก "0" เป็นจำนวน 1 บิต เรียกว่าบิตเริ่มต้น (Start bit)
- จากนั้นก็จะเริ่มต้นส่งข้อมูล โดยส่งบิตต่ำไปก่อน (LSB)
- แล้วตามด้วยพาริตี้บิต (จะมีหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับการติดตั้งค่า ของทั้งสองฝ่าย)
- สุดท้ายตามด้วยโลจิก "1" อย่างน้อย 1 บิต ( มีขนาด 1, 1.5, หรือ 2 บิต) เพื่อแสดงว่าสิ้นสุดข้อมูล
การรับและส่งข้อมูลแบบอนุกรมยังแบ่งออกเป็นลักษณะการใช้งานได้ 3 แบบคือ

1).แบบซิมเพลกซ์ (Simplex) เป็นการส่ง หรือรับข้อมูล แบบทิศทางเดียว เท่านั้น
2).แบบฮาล์ฟดูเพลกซ์ (Half Duplex) เป็นการส่งและรับข้อมูลแบบสลับกัน
คือเมื่อด้านหนึ่งส่ง อีกด้านหนึ่ง เป็นฝ่ายรับ สลับกัน ไม่สามารถรับ-ส่งในเวลาเดียวกันได้
3).แบบฟลูดูเพลกซ์ (Full Duplex) สามารถรับ-ส่งข้อมูลในเวลาเดียวกันได้



การสื่อสารอนุกรม RS-485


 
       RS-485 เป็นหนึ่งในมาตรฐานการสื่อสารแบบอนุกรม (Serial Communication) ที่ถูกกำหนดขึ้นมาโดยกลุ่มพันธมิตรอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศสหรัฐอเมริกา (Electronic Industries Alliance (EIA)) เพื่อตอบสนองต่อความต้องการใช้งานที่ต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายๆ ตัวบนข่ายสายเดียวกัน โดยมีระยะทางการสื่อสารที่ไกลขึ้น และมีความเร็วรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้น เมื่อเทียบกับมาตรฐานการสื่อสาร RS-232 ที่ถูกกำหนดขึ้นมาโดยกลุ่มพันธมิตรอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกัน
       เหตุที่การสื่อสาร RS-485 สามารถรับส่งสัญญาณข้อมูลได้ไกลขึ้นและเร็วขึ้นนั้น เป็นเพราะ RS-485 ใช้เทคนิคสัญญาณรับส่งแบบดิฟเฟอเรนเชียล (Differential Mode) ขณะที่ RS-232 ใช้เทคนิคสัญญาณรับส่งแบบคอมมอน(Common Mode) สัญญาณรับส่งแบบคอมคอนนั้นจะใช้สัญญาณกราวด์ (Ground Signal) เป็นตัวเปรียบเทียบปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อระดับสัญญาณกราวด์ของตัวรับและตัวส่งไม่เท่ากัน ยิ่งระดับสัญญาณแตกต่างกันมากเท่าไร ก็ยิ่งมีผลต่อความผิดพลาดในการสื่อสารมากขึ้นเท่านั้น เพราะการตีความข้อมูลที่รับเข้ามาว่าเป็นศูนย์หรือหนึ่ง จะดูจากระดับความแตกต่างระหว่างสัญญาณกราวด์กับสัญญาณข้อมูลที่รับเข้ามา และยิ่งเมื่อมีสัญญาณรบกวน สอดแทรกเข้ามาในสายสัญญาณมากเท่าไร ก็ยิ่งทำให้การตีความสัญญาณมีโอกาสผิดพลาดสูงมากยิ่งๆ ขึ้น พูดง่าย ๆ ก็คือระดับความผิดพลาดในการรับส่งข้อมูลจะสูงขึ้นจนไม่สามารถสื่อสารกันได้ หรือต้องลดระดับความเร็วในการสื่อสารลงมา
       ขณะที่สัญญาณรับส่งแบบดิฟเฟอเรนเชียลนั้น จะไม่ใช้สัญญาณกราวด์เป็นระดับอ้างอิงหรือเปรียบเทียบ แต่จะดูที่ความต่างของสัญญาณของคู่สายเป็นสำคัญ ทำให้ปัญหาเรื่องความแตกต่างของสัญญาณกราวด์ ระหว่างอุปกรณ์รับและอุปกรณ์ส่งหมด ไป (เพราะไม่ถูกนำมาใช้อ้างอิง) และถ้าหากคู่สายที่ใช้รับส่งสัญญาณ พันกันเป็นเกรียวก็จะยิ่งส่งผลให้สัญญาณรบกวนจากภาย นอกที่สอดแทรกเข้ามาในคู่สายก็จะถูกกำจัดออกไป ได้โดยง่าย เป็นผลให้การสื่อสาร RS-485 ทนต่อสัญญาณรบกวนภายนอก ได้สูง สามารถรับส่งสัญญาณได้ไกลขึ้น และเร็วขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคสัญญาณรับส่งแบบคอมมอน
       ตารางด้านล่างแสดงคุณสมบัติของการสื่อสาร RS-485 เปรียบเทียบกับมาตรฐานการสื่อสารอนุกรมอื่น ๆ
       จากตารางจะพบว่า RS-422 และ RS-485 มีความเร็วในการสื่อสารสูงกว่า RS-232 เป็นอย่างมาก ขณะที่ RS-232 เป็นมาตรฐาน การสื่อสารอนุกรมเดียวที่สามารถสื่อสารแบบสองทางพร้อมกันได้ (Full Duplex) ขณะที่มาตรฐาน การสื่อสาร อนุกรมอื่น ๆ ทำได้ เพียงแบบสองทางไม่พร้อมกัน (Half Duplex) ทั้งนี้เนื่อง จาก RS-232 เป็นการ สื่อสารแบบเชื่อมต่อจุดต่อจุด (Peer-to-Peer) นั้นเอง ขณะที่มาตรฐานอื่น ๆ เป็นแบบเชื่อมต่ออุปกรณ์รับส่งหลาย ตัวบนสื่อสัญญาณเดียวกัน (Multidrop)
       การเชื่อมต่ออุปกรณ์ RS-485 เป็นเครือข่าย (network) ได้เป็นอีกหนึ่งเหตุผลที่ทำให้มาตรฐานการสื่อสาร RS-485 เป็นที่นิยมนำมาใช้งานในงานควบคุมและตรวจวัด อุปกรณ์รับส่งสัญญาณ RS-485 โดยทั่วไปนั้น จะ สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์บนเครือข่ายได้ 32 อุปกรณ์ ถ้าความต้านทานขาเข้า (Input Resistance) ของอุปกรณ์ ดังกล่าวมีค่าอยู่ที่ 12 kOhm ปัจจุบันนี้มีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ RS-485 ที่มีความต้านทานสูงสามารถเชื่อมต่อ อุปกรณ์บนเครือข่ายเดียวกันได้ถึง 256 อุปกรณ์ ด้วยอุปกรณ์ทวนสัญญาณ RS-485 เราสามารถเพิ่มจำนวน อุปกรณ์บนเครือข่ายได้ถึงหลายพันตัว
       จากภาพแสดงการเชื่อมต่ออุปกรณ์สื่อสาร RS-485 ข้างบน จะพบว่าอุปกรณ์ข้างต้นจะเชื่อมต่ออยู่บนสายเครือข่ายเดียวกันในลักษณะพ่วงอยู่บนสายสัญญาณเดียวกัน (Multipoint) ในกรณีรับส่งสัญญาณที่ความเร็วสูง ในระยะทางไกล ๆ การต่อความต้านทาน 100 โอห์ม (Termination Resistor) เข้าที่ปลายสายสัญญาณทั้งสอง ด้านเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดปัญหาสัญญาณสะท้อนกลับ



RS422 หมายถึง ? >>>
  RS-422 -A
  มาตรฐาน RS-422-A กำหนดไว้ให้ใช้กับ Balanced Digital Circuit ซึ่งจะให้ความเร็วสูงขึ้นถึงประมาณ 10 Mbps ระยะห่างระหว่าง DTE(Data Communication Equipment) และ DCE(Data Terminal Equipment) ก็มากขึ้นด้วยทั้งยังทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนมากกว่า RS-232-C ด้วย

  RS-422
  ถือเป็นพี่ใหญ่ของ RS-232 เป็นโปรโตคอลที่มืออาชีพต้องเลือกใช้ RS-422 ใช้ขั้วต่อแบบ DB 9 ขา หรือ DB 25 เหมือนกับ RS-232 สำหรับส่งคำสั่งและข่าวสารระหว่างเครื่องเล่นเทปและตัวควบคุม กรณีที่ใช้รหัสเวลา การใช้โปรโตคอล RS-422    จะควบคุมความแม่นยำในการเข้าหาภาพในระดับเฟรม (Frame-accurate) อย่างไรก็ตาม RS-422 มีใช้ในอุปกรณ์มืออาชีพเท่านั้น


    RS422 สามารถที่จะรับส่งได้ในระยะทางที่ไกลกว่า RS232 ความเร็วในการส่งก็สูงกว่า RS232 ด้วย RS422สามารถส่งได้10Mbpsที่ความยาว 50 ฟุต และ100Kbpsที่ความยาว 4000 ฟุต เป็นแบบ full duplexหรือ haft duplexในการใช้งานจะต้องแปลงสัญญาณ RS232 เป็น RS422 เสียก่อน โดยที่ RS422 จะมีขาที่ใช้ในการส่งข้อมูล Tx สองขา     ซึ่งมีเฟสตรงกันข้าม 180 องศา คือขาหนึ่งเป็นลอจก "1" อีกขาหนึ่งก็จะเป็นลอจิก "0" ทำให้กระแสที่ใหลวนในสายมีค่าคงที่ไม่ว่าจะเป็น 1 หรือ 0 ส่วนขาที่ใช้ในการรับข้อมูลของ RS422 Rx ก็มีสองขาด้วยเช่นกัน ดังนั้นจะเห็นว่า RS422 มีสายสัญญาณเพิ่มขึ้นอีกสองเส้นเป็น 4 เส้น แต่ส่งได้ไกลกว่า RS232 แต่RS422 ก็จะต้องเสียค่าใช้จ่ายของสายสัญญาณเพิ่มขึ้น ก็เลยเกิด การส่งแบบ RS485 ซึ่งเป็นการลดสายสัญญาณออก 2 เส้น     ทำให้ไม่สามารถที่จะรับส่งพร้อมๆกันได้เรียกว่า haft duplex แต่มีหลักการรับและส่งแบบเดียวกับ RS422 ทำให้ระยะทางได้ไกลเท่ากัน




ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น