NORMAS ESTANDARES DE INTERFASES ENTRE SISTEMAS

Interfaz Física: estándares
NORMAS ESTANDARES DE
El estándar especifica:
Tipo de conector a emplear
INTERFASES ENTRE
Señales utilizadas: Tensión o intensidad
Nivel lógicos
SISTEMAS
Velocidades y longitudes max.
Serie o paralelo
Nombres de las señales y Posición en el conector
Interfaz Física: estándares
Transmisión de datos paralelo:
Bus IEEE-488 GPIB (interfaz de proposito general)
Máximo: 20m , 15 dispositivos, 100MB/s
Interfaz Física: estándares
Transmisión de datos serie:
Serie
En tensión:
Paralelo
“INTERFAZ ENTRE UN EQUIPO TERMINAL DE DATOS Y UN EQUIPO
EIA-232
DE COMUNICACIÓN DE DATOS EMPLEANDO INTERCAMBIO DE
DATOS BINARIO EN SERIE” RS-232-C (V.24 ) (1969)
EIA-422-A
“ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF BALANCED VOLTAGE DIGITAL
INTERFACE” (V.11) (1978) RS-422
EIA-423-A
“ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF UNBALANCED VOLTAGE
DIGITAL INTERFACE CIRCUITS” (1978)
EIA-485
“STANDARD FOR ELECTRICAL CHARACTERISTIC OF GENERATORS
AND RECEIVERS FOR USE IN BALANCED DIGITAL MULTIPOINTS
SYSTENS” RS-485
ETHERNET INDUSTRIAL, ASI, USB, Etc.
Transmisión de datos serie:
EIA-232, EIA-422, EIA-423, EIA-485, IEC1158, etc
En intensidad:
HART
IEC1158
EIA
Electronics Industries Association
“HIGHWAY ADDRESSABLE REMOTE TRANSDUCER” 1986 (ROSEMOUNT)
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
• LINEAS ASIMETRICAS O DESBALANCEADAS
excitador
receptor
• LINEAS ASIMETRICAS O DESBALANCEADAS
– Cada señal transmitida aparece como un voltaje con
referencia a una señal de tierra. Se necesita un cable por
señal a transmitir, aparte del tierra.
– Ej: TD pin 2 de un DTE respecto a pin 7 (señal de tierra, SG)
• LINEAS BALANCEADAS
• LINEAS BALANCEADAS
Excitador
– En un sistema diferencial balanceado el voltaje producido
por el dispositivo aparece entre un par de conductores que
transmite solo una señal.
– Cada señal requerirá dos hilos aparte del hilo común de
tierra
RS-232C 19,2 Kb
Dist. máx
Emisores
Receptores
15 m
1
1
Niveles (V)
Z
Dist. máx
Emisores
Receptores
B
B
C
diferencial
C
Sistema Desbalanceado: RS-232
(15,3)/(-3,-15) 4 KΩ
Ω
• Cada señal transmitida aparece como una tensión
referida a la tierra de señal
Transmisión serie balanceada 1:n
Freq. máx
A
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Transmisión serie desbalanceada 1:1
Freq. máx
Receptor
balanceado
A
Niveles (V)
Z
RS-422 10 MHz
666 m
1
10
(7,2) / (-2,-7)
4 KΩ
Ω
RS-485 10 MHz
1332 m
1
32
(15,2) / (-2,-7)
12 K Ω
TXD
+5 a +15 V
Rango
permitido
+3
RXD
GND
Voltaje VTD-GND
-3
Rango
permitido
-5 a -15 volts
RS-422
Full-Duplex
Point-to-Point
NRZ
RS-485
Half-Duplex
Multi-drop
NRZ
Nivel lógico 0
Estado ON
Tensión negativa = línea en reposo
Alternará entre ese nivel negativo y un nivel
positivo en presencia de datos enviados
Nivel lógico 1
Estado OFF
Nivel
lógico 0
+15..+3 Voltios
Nivel
lógico 1
-15..-3 Voltios
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema Desbalanceado: RS-232
Terminales de la norma RS-232
Nombre en
Inglés
E/
S
Descripción
DTR
Data Terminal
Ready
S
El DTE indica que está preparado
DSR
Data Set Ready
E
El DCE indica que está preparado
RTS
Request To
Send
S
Solicita permiso para transmitir
CTS
Clear To Send
E
El DTE autoriza la transmisión
solicitada
TxD
Transmitted
Data
S
Línea de transmisión de datos
serie
RxD
Received Data
E
Línea de recepción de datos serie
GND
Ground
-
Masa de referencia 0 V
RI
Ring Indicator
E
Detección de llamada
DCD
Data Carrier
Detect
E
Detección de portadora
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema Desbalanceado: RS-232
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema Desbalanceado: RS-232
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema Desbalanceado: RS-232
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema Desbalanceado: RS-232
Todavía utilizado en:
Lectores de códigos de barras
Balanzas industriales
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema:
RS-423
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema:
RS-423
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
RS-422
Sistema diferencial balanceado:
Dispositivo 1
A
A
T
Sistema diferencial balanceado:
B
R
100Ω
½W
A
A
B
B
T
100Ω
100Ω, ½ W
RS-422
• Son necesarios 5 conductores
• Cada emisor (maestro) puede tener 10 receptores
• Los dos estados de la línea se definen como sigue:
– Cuando el terminal “A” del generador (excitador) es
negativo con respecto al terminal “B” la línea esta en
estado OFF o marca o “1”
– Cuando el terminal “A” del generador (excitador) es
positivo con respecto al terminal “B” la línea esta en
estado ON o espacio o “0”
Dispositivo 2
R
100Ω
½W
B
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
½W
TG
Configuración de tierra opcional
•
T Transmisor
R Receptor
Tierra de señal
Tierra de chasis
TG Tierra general
En muchos dispositivos se utiliza la terminología “-“ en lugar de “A” y
la terminología “+” en lugar de B para las líneas (TD-,TD+)
TG
Configuración de tierra opcional
Full Duplex
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
RS-422
Sistema diferencial balanceado:
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
Nivel lógico
0
+6..+2 Voltios
Nivel lógico
0
+6..+0,2 Voltios
Nivel lógico
1
-6..-2 Voltios
Nivel lógico
1
-6..-0,2 Voltios
+6 V
A
B
RS-422
+6 V
Rango
permitido
+2
Voltaje VAB
Nivel lógico 0
Estado ON
A
Rango
permitido
+0,2 V
Voltaje VAB
Nivel lógico 0
Estado ON
B
-2
Emisor
Rango
permitido
-6 volts
Nivel lógico 1
Estado OFF
Receptor
-0,2 V
Rango
permitido
-6 volts
Nivel lógico 1
Estado OFF
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
RS-422 (multidrop)
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
RS-485
• Cada emisor (maestro) puede tener 32 receptores
• Los dos estados de la línea se definen como sigue:
– Cuando el terminal “A” del generador (excitador) es
negativo con respecto al terminal “B” la línea esta en
estado OFF o marca o “1”
– Cuando el terminal “A” del generador (excitador) es
positivo con respecto al terminal “B” la línea esta en
estado ON o espacio o “0”
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
RS-422
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
RS-485 (4 cables)
Dispositivo 1
A
A
T
B
Dispositivo 2
R
Rt
B
R
Rt
A
A
B
B
100Ω, ½ W
• En muchos dispositivos se utiliza la terminología “-“ en lugar
de “A” y la terminología “+” en lugar de B para las líneas (TD,TD+)
T
100Ω
½W
TG
Configuración de tierra opcional
T Transmisor
R Receptor
Tierra de señal
Tierra de chasis
TG Tierra general
TG
Configuración de tierra opcional
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
RS-485, 2 cables multidrop
RS-485 (2 cables)
1.220 m
Dispositivo 1
Dispositivo 2
A
T
Rt
B
R
Rt
A
T
B
B
Dispositivo 2
Resistencias de terminación
solo en los dos extremos
Dispositivo 1
A
Rt
A
Rt
B
R
TX
Enable
A
A
B
B
R
T
R
100Ω
100Ω, ½ W
100Ω
100Ω
100Ω
100Ω
½w
½w
½w
½w
½W
A
Configuración de tierra opcional
T
A
B
T
TX
A
RX
R
TG
Configuración de tierra opcional
TG
HalF Duplex
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
RS-485, 2 cables multidrop
B
TX
Enable
Enable
A
RX
B
100Ω
100Ω
½w
½w
TG
Disp. 4
Disp. 3
TG
T Transmisor
R Receptor
Tierra de señal
Tierra de chasis
TG Tierra general
RX
T
R
T Transmisor
R Receptor
Tierra de señal
Tierra de chasis
TG Tierra general
B
100Ω
100Ω
½w
½w
TG
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
Velocidad
Versus
longitud
RS-485
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Sistema diferencial balanceado:
RS-485
RS-485
Adaptación de Impedancias:
¿Cuándo utilizar la terminación?
¿Dónde termina la red?
Velocidad
Ventajas: No existe reflexión. Altas velocidades/Altas long.
Versus
Desventajas: Se carga mucho los drivers
cable
Complejidad en la instalación
Una medida es que si el retraso de propagación del
dato en la línea es mucho menor que un bit de ancho la
terminación no es necesaria
9600 bps 1 bit 104 µs
V = 0,66 C 6,2 µ s 18,6 µ s
RS-485
TRANSMISION DE DATOS (EN TENSION)
Adaptación de Impedancias:
Sistema diferencial balanceado:
Maestro-esclavo
Paso de testigo
RS-485
RS-485
¿Porque 32 nodos máximo?
Sistema
con 32 nodos
Impedancia
Imped.
2
de carga de cada nodo 12 KΩ
Ω
equivalente (paralelo) 375 Ω
Res. de terminación 120 Ω en // 60 Ω
Impedancia
total 51,7 Ω
Intensidad de cc: 250 mA a 12 V
Rmin = 12/0,25 = 48 Ω
Selección cable RS-422 y RS-485
Numero de conductores:
Proteccion del sistema RS-422 y RS-485
Aislamiento óptico:
Vcc
Sistema a dos hilos: 2 pares de hilos trenzados
Puerto
1 par de hilos trenzados con malla
Sección del conductor
Malla (shielding)
Características del cable
Impedancia característica: 100 Ω
Velocidad de propagación: 0,65 a 0,75C
RS-422 Recomienda el 24 AWG en disposicion trenzada
(0,2 mm2, C = 100 pF/m, Z0= 100 Ω)
RS-485 No recomienda cables. Utilizar el de ethernet por ser un cable
muy comun.
Cable de categoría 5 C = 90 pF/m, Z0= 100 Ω)
Aislación
optica
Aislamiento de tierra:
Líneas de salida de
datos
Proteccion del sistema RS-422 y RS-485
Protección contra sobretensiones:
Comparación de las protecciones RS-422 y RS-485
OPTICOS
VARISTORES
No existe tierra
Deben tener baja impedancia a
tierra
No añade carga a la línea
Añade capacidad a la línea
No depende de la calidad de la
instalación
Pueden ser malamente
instalados
No es afectado por transitorios Están sujetos a daños por
continuos
transitorios continuos
Requieren fuente de energía
No requieren fuente de energía
Protección contra sobreintensidades: Fusibles
¿QUE TIPO DE INTERFAZ FISICA UTILIZAMOS?
Viene impuesto por el bus de comunicación?
Si el protocolo es libre del interfaz:
-
Distancias?
-
Ruidos electromagnéticos?
-
Punto a punto/multipunto ?
-
Flujo de información?
Consideraciones para la elección de un interfaz físico:
1.- Distancia entre equipos de comunicaciones .
2. - Medio físico de transmisión: Cable, fibra óptica, aire.
3. - Velocidad de transmisión. La transferencia de datos no es instantánea.
El tiempo de propagación de las ondas depende de la distancia entre
equipos y del tipo de onda. Este tiempo afecta a la transferencia de
datos, y por norma, a mas velocidad de transferencia menos distancia
permisible para cada tipo de datos.
4. - Entorno: ambiente de ruido a lo largo de la transmisión
5. - Interconexión con otros equipos.
Una vez vistas estas consideraciones hay que ver la norma que más se
adapte a nuestras necesidades. Esta debe especificar el tipo de conector,
las señales utilizadas y su posición en el conector.