INTRODUCCIN

El RS485 es un protocolo de comunicaciones que en vez de funcionar por niveles de tensin funciona por niveles de corriente (amperaje), y se utiliza para comunicacin industrial para abarcar grandes distancias sin que la seal pierda potencia. La casa Maximum es la que fabrica el MAX232, el MAX422 y el MAX485, que son los protocolos ms utilizados en la transmisin de informacin digital en forma serial a travs de cable, en modo punto a punto o multipunto, en donde existe una computadora central conectada con varias Unidades Terminales Remotas (UTR), es posible usar dos modos de trasmisin: la trasmisin no balanceada o "single ended" y la trasmisin balanceada o diferencial.

Ambos modos de operacin han sido estandarizados por la Electronics Industry Association (EIA) en las normas EIA-RS232 y EIA-RS485.

OBJETIVOS

Conocer que son los protocolos de transmisin seriales rs232 y rs485

Entender la estructura, funcionamiento y sus aplicaciones con los circuitos integrados max232 y max485.

Comprender ventajas, desventajas, diferencia e importancia de los protocolos.

LA NORMA TIA/EIA - 485

Cuando se necesita transmitir a largas distancias o con ms altas velocidades que RS-232, RS-485 es la solucin. Utilizando enlaces con RS-485 no hay limitacin a conectar tan solo dos dispositivos.

Dependiendo de la distancia, velocidad de transmisin y los circuitos integrados que utilicemos, se pueden conectar hasta 32 nodos con un simple par de cables.

Ventajas de RS-485

Esta interface tiene muchas ventajas con respecto a RS 232, entre las cuales se mencionan:

a) Bajo costo Los Circuitos Integrados para trasmitir y recibir son baratos y solo requieren una fuente de +5V para poder generar una diferencia mnima de 1.5v entre las salidas diferenciales. En contraste con RS-232 que en algunos casos requiere de fuentes dobles para alimentar algunos circuitos integrados.

b) Capacidad de interconexin: RS-485 es una interface multi-enlace con la capacidad de poder tener mltiples transmisores y receptores. Con una alta impedancia receptora, los enlaces con RS-485 pueden llegar a tener a lo mximo hasta 256 nodos.

c) Longitud de Enlace: En un enlace RS-485 puede tener hasta 4000 pies de longitud, comparado con RS-232 que tiene unos lmites tpicos de 50 a 100 pies.

d) Rapidez: La razn de bits puede ser tan alta como 10 Mega bits/ segundo.

BALANCEO Y DESBALANCEO DE LNEAS.

La razn por la que RS-485 puede transmitir a largas distancias, es porque utiliza el balanceo de lneas. Cada seal tiene dedicados un par de cables, sobre uno de ellos se encontrar un voltaje y en el otro se estar su complemento, de esta forma, el receptor responde a la diferencia entre voltajes.

Lnea no Balanceada

La ventaja de las lneas balanceadas es su inmunidad al ruido

En cuanto a las lneas balanceadas la TIA/EIA-485 designa a estas dos lneas como A y B. En el controlador TX, una entrada alta TTL causa que la lnea A sea ms positiva (+) que la lnea B, mientras que un bajo en lgica TTL causa que la lnea B sea ms positiva (+) que la lnea A. Por otra parte en el controlador de recepcin RX, si la entrada A es ms positiva que la entrada B, la salida lgica TTL ser 1 y si la entrada B es ms (+) que la entrada A, la salida lgica TTL ser un 0.

REQUERIMIENTOS DE VOLTAJE.

Las interfaces tpicas RS-485 utilizan una fuente de +5 Volts, pero lo niveles lgicos de los transmisores y receptores no operan a niveles estndares de +5V o voltajes lgicos CMOS. Para una salida vlida, la diferencia entre las salidas A y B debe ser al menos +1.5V. Si la interface est perfectamente balanceada, las salidas estarn desfasadas igualmente a un medio de la fuente de Voltaje.

En el receptor RS-485, la diferencia de voltaje entre las entradas A y B necesita ser 0.2V. si A es al menos 0.2V ms positiva que B, el receptor ve un 1 lgico y si B es al menos 0.2v ms positivo que A, el receptor ve un 0 lgico. Si la diferencia entre A y B es menor a 0.2v, el nivel lgico es indefinido. Si esto ocurre habra un error en la transmisin y recepcin de la informacin.

La diferencia entre los requerimientos del Transmisor y el Receptor pueden tener un margen de ruido de 1.3V. La seal diferencial puede atenuarse o tener picos de largo como de 1.3v, y aun as el receptor vera el nivel lgico correcto. El margen de ruido es menor que el de un enlace RS-232, no hay que olvidar que RS-485 maneja seales diferenciales y que cancela la mayora del ruido a travs de su enlace.

El total de corriente utilizada por un enlace RS-485 puede variar debido a las impedancias de los componentes, incluyendo los Transmisores, Receptores, cables y la terminacin de los componentes. Una baja impedancia a la salida del Transmisor y una baja impedancia en los cables, facilitan los cambios de nivel y asegura que el receptor vea la seal, no importa cun larga sea la lnea de

transmisin. Una alta impedancia en el receptor decremento la corriente en el enlace e incrementa la vida de la fuentes de voltaje.

La terminacin de los componentes, cuando se utiliza tiene un gran efecto sobre la corriente en el enlace. Muchos enlaces con RS-485 tienen una resistencia de 120 ohms a travs de las lneas A y B en cada extremo de la lnea. Por lo tanto cada, enlace tiene dos terminales.

LA COMUNICACIN RS-485 EN MODO HALF DUPLEX.

El trmino Half Duplex en un sistema de comunicacin se refiere, a que solamente en un tiempo determinado, el sistema puede transmitir o recibir informacin, sin embargo no lo puede hacer al mismo tiempo. En muchos enlaces del tipo RS-485 se comparte el BUS.

Como se puede observar existe una lnea de control, la cual habilita a los controladores en un solo sentido. Por lo tanto, se debe tener cuidado de no transmitir y recibir al mismo tiempo, ya que se podra crear una superposicin de informacin. La sig. Figura muestra el esquema de una comunicacin RS-485 en Modo Half Duplex.

LA COMUNICACIN RS-485 EN MODO FULL DUPLEX

Para este trabajo se utilizar la comunicacin RS-485 en modo Full Duplex, ya que al contar con varios microcontroladores esclavos, se necesita que cada uno de ellos este reportando los datos obtenidos de cada proceso, sin embargo, como no se sabe cundo se necesitar dicha informacin, se requieren de dos canales, uno independiente del otro, para poder transmitir y recibir al mismo tiempo la informacin.

El trmino Full Duplex se refiere a que un sistema puede transmitir y recibir informacin al simultneamente. Bajo este concepto la interface RS-485 est diseada para sistemas multipunto, esto significa que los enlaces pueden llegar a tener ms de un transmisor y receptor, ya que cada direccin o sea Transmisin y Recepcin tienen su propia ruta. La siguiente figura muestra lo anteriormente dicho

En la siguiente figura se muestra cmo es posible utilizar la comunicacin Full Duplex con mltiples nodos trasmisores y receptores.

En este arreglo del tipo maestro / esclavo, se pondr como ejemplo que el nodo 1 es el maestro, por lo tanto tiene el control de la red y el asigna el permiso para transmitir. Un par de cables estn conectados del nodo trasmisor Maestro a todos los controladores receptores esclavos. En el otro sentido, un par de cables conectan a todos los esclavos al receptor del Maestro.

Todos los esclavos deben leer lo que el maestro enva, pero solo uno va a poder responder y lo hace a travs de los cables opuestos.

Topologa Maestro / Esclavo

EL CIRCUITO SN75176

Para lograr la comunicacin con el ordenador se elabora una interface del tipo RS-485, para su elaboracin, se utilizan dos circuitos integrados con la matrcula SN75176 de Texas Instruments, uno es para la recepcin de datos y otro para la transmisin.

Estos dispositivos se encargan de hacer la conversin entre los niveles TTL del microcontrolador y las seales del tipo diferencial que se utilizan el bus RS-485. Vale la pena decir que en el controlador de transmisin se agreg una lnea de habilitacin, esto se debe a que todas las salidas de los microcontroladores estn conectadas a la lnea de recepcin del ordenador, as cada uno est siempre deshabilitado para enviar datos y solo se habilitar en el momento en que deba hacer una transmisin, evitando as conflictos o choques de informacin en la lnea o bus de datos, a continuacin la sig. Figura hace una breve descripcin de este circuito integrado.

En las termnales VCC y GND se encuentra la alimentacin del circuito, que este caso es de +5V.

La terminal R0 y DI recibe un nivel lgico TTL si y solo si la lnea RE se habilita y como se puede observar es con un 0 lgico

Las terminales D0 y -D0 reciben tambin el nombre de A y B y son sobre estas lneas las que forman el Bus de Transmisin y Recepcin.

Como se puede observar, cada chip consta de un transmisor y un receptor, si las terminales RE (Pin 2) y DE (Pin 3) se unen entre s con un solo Bit se puede controlar el flujo de la informacin.

CONVERTIDOR RS-232 A RS-485.

Dado que la red est establecida con la norma RS-485, debe existir un circuito que convierta dichas seales al formato RS-232 para que as pueda conectarse en la red el dispositivo maestro, que en este caso es el ordenador, el cual enva o recibe la informacin. Est tarea implica convertir nuevamente las seales de tipo diferencial a niveles TTL mediante los circuitos integrados SN 75176 y a continuacin un circuito integrado MAX 232, que invierte los niveles lgicos TTL

a rangos de +15V y 15 V, los cuales son los niveles de tensin adecuados para el puerto serial.

MAX485.

Descripcin: El MAX481, MAX483, MAX485, MAX487-MAX491 y MAX1487 son transceptores de baja potencia para RS-485 y RS-422 comunicacin. Cada parte contiene un conductor y un receptor. El MAX483, MAX487, MAX488, MAX489 y caracterstica reducen los conductores la velocidad de respuesta que minimicen EMI y reducen los reflejos causados por cables incorrectamente terminados, lo que permite la transmisin de datos sin errores de hasta 250kbps. Las velocidades de respuesta conductor del MAX481, MAX485, MAX490, MAX491, y MAX1487 no se limitan, lo que les permite transmitir hasta 2.5Mbps. Estos transceptores dibujan entre 120A y 500A de corriente de alimentacin sin carga o completamente cargado con los conductores discapacitados. Adems, el MAX481, MAX483, MAX487 y tienen un modo de apagado de baja intensidad en la que la que consumen slo 0.1A. Todas las partes operan desde una sola fuente de alimentacin de 5V. Los conductores son la corriente de cortocircuito limitada y estn protegidos contra la excesiva disipacin de energa por los circuitos de apagado trmico que pone las salidas del controlador en un estado de alta impedancia. La entrada del receptor tiene una caracterstica a prueba de fallos que garantiza una salida lgica alta si la entrada es de circuito abierto. La impedancia MAX487 y caracterstica MAX1487 entrada del receptor de cuartos de unidad de carga, lo que permite hasta 128 transceptores MAX487 / MAX1487 en el autobs. Comunicaciones full-duplex se obtienen utilizando el MAX488-MAX491, mientras que el MAX481, MAX483, MAX485, MAX487, y MAX1487 estn diseados para aplicaciones de medio dplex.

CLASIFICACIONES mximo absoluto

Voltaje de alimentacin (VCC) ............................................. ................ 12V

Voltaje de entrada de control (RE, DE) ...................- 0.5V a (VCC + 0.5V)

Voltaje de entrada del conductor (DI) .............................- 0.5V a (VCC + 0.5V)

Voltaje de salida del controlador (A, B) ...................................- 8V a + 12,5 V

Tensin receptor de entrada (A, B) .................................- 8V a + 12,5 V

Voltaje de salida del receptor (RO) ....................- 0.5V a (VCC + 0.5V)

Continua Consumo de electricidad (TA = + 70 C)

8-Pin DIP Plstico (9.09mW reduccin de potencia / C por encima de + 70 C) 727mW

14-Pin plstico DIP (reduccin de potencia 10.00mW / C por encima de + 70C) 800mW

8-Pin SO (reduccin de potencia 5.88mW / C por encima de + 70 C) 471mW

14-Pin SO (reduccin de potencia 8.33mW / C por encima de + 70 C) 667mW

8-Pin MAX (reduccin de potencia 4.1mW / C por encima de + 70 C 830mW

8-Pin CERDIP (reduccin de potencia 8.00mW / C por encima de + 70 C) 640MW

14-Pin CERDIP (reduccin de potencia 9.09mW / C por encima de + 70 C) 727mW

Los rangos de temperatura de funcionamiento

MAX4_ _C_ _ / MAX1487C_ A ............................... 0 C a + 70 C

MAX4_ _E_ _ / MAX1487E_ Un .............................- 40 C a + 85 C

MAX4_ _M_ / MAX1487MJA .............................- 55 C a + 125 C

Temperatura de almacenamiento .............................- 65 C a + 160 C

Temperatura de plomo (soldadura, 10seg) ............................. + 300 C

DC CARACTERSTICAS ELCTRICAS

(VCC = 5V 5%, TA = TMN a TMAX, a menos que se indique lo contrario.) (Notas 1, 2)

Subraya que los enumerados en "absolutos mximos" pueden causar daos permanentes en el dispositivo. Estos son slo calificaciones de estrs, y funcional el funcionamiento del dispositivo en estas u otras condiciones ms all de los indicados en las secciones operativas de las especificaciones no se implica. La exposicin a absolutas condiciones de mxima calificacin por perodos prolongados puede afectar a la fiabilidad del dispositivo.

FUNCTION

NAME

MAX481/MAX483/MAX485/ MAX487 MAX491/MAX1487

De baja potencia, Slew-Rate-Limited

RS-485/RS-422 Transceivers

Pin Descripcin

PIname

funcin MAX481/M

AX483/ MAX485/M

MAX488/

MAX489/ DIP/S MA DIP/S MA DIP/S

1 3 2 4 2 RO

Salida del receptor: Si A> B por 200 mV, RO ser alta; Si A

MAX 232: El MAX232 es un circuito integrado de Maxim que convierte las seales de un puerto serie RS-232 a seales compatibles con los niveles TTL(lgica transistor a transistor) de circuitos lgicos. El MAX232 sirve como interfaz de transmisin y recepcin para las seales RX, TX, CTS y RTS.

El circuito integrado tiene salidas para manejar niveles de voltaje del RS-232 (aprox. 7.5 V) que las produce a partir de un voltaje de alimentacin de + 5 V utilizando multiplicadores de voltaje internamente en el MAX232 con la adicin de condensadores externos. Esto es de mucha utilidad para la implementacin de puertos serie RS-232 en dispositivos que tengan una alimentacin simple de + 5 V.

Las entradas de recepcin de RS-232 (las cuales pueden llegar a 25 V), se convierten al nivel estndar de 5 V de la lgica TTL. Estos receptores tienen un umbral tpico de 1.3 V, y una histresis de 0.5 V.

La versin MAX232A es compatible con la original MAX232, y tiene la mejora de trabajar con mayores velocidades de transferencia de informacin (mayor tasa de baudios), lo que reduce el tamao de los condensadores externos utilizados por el multiplicador de voltaje, 0.1 F en lugar del 1.0 F usado en el dispositivo original.1

Una versin ms nueva de este circuito integrado, el MAX3232 tambin es

compatible con el original, pero opera en un rango ms amplio, de 3 a 5.5 V.2

El MAX232 es compatible con las versiones de otros fabricantes ICL232,

ST232, ADM232, HIN232.

DIAGRAMA DE CONEXIN

C1+: Conexin positiva del condensador C1 del doblador de voltaje de +5V a

+10V.

C1-: Conexin negativa del condensador C1 del doblador de voltaje de +5V a

+10V.

C2+: Conexin positiva del condensador C2 del inversor de voltaje de +10V a -

10V.

C2-: Conexin negativa del condensador C2 del inversor de voltaje de +10V a -

10V.V-: Conexin de salida del voltaje de -10V.

V+: Conexin de salida del voltaje de +10V.

T1in, T2in,R1out,R2out: Conexiones a niveles de voltaje de TTL o CMOS.

T1out, T2out,R1in,R2in: Conexiones a niveles de voltaje del protocolo RS-232.

VCC: Alimentacin positiva del MAX232

GND: Alimentacin negativa del MAX232

NIVLES DE VOLTAJE

Cuando un circuito integrado MAX232 recibe un nivel TTL lo convierte, cambia

un nivel lgico TTL de 0 a un nivel comprendido entre +3 y +15 V, y cambia un

nivel lgico TTL 1 a un nivel comprendido entre -3 a -15 V, y viceversa, para

convertir niveles de RS232 a TTL.

Tipo de lnea RS232 y Nivel lgico Voltaje

RS232

Voltaje TTL hacia o

desde el MAX232

Transmisin de datos (Rx/Tx) Nivel

lgico 0

+3 V a

+15 V 0 V

Transmisin de datos (Rx/Tx) Nivel

lgico 1

-3 V a -

15 V 5 V

Seales de control

(RTS/CTS/DTR/DSR) Nivel lgico 0

-3 V a -

15 V 5 V

Seales de control

(RTS/CTS/DTR/DSR) Nivel lgico 1

+3 V a

+15 V 0 V

RS-232: (Estndar ANSI/EIA-232) es el conector serial hallado en las PCs IBM y compatibles. Es utilizado para una gran variedad de propsitos, como conectar un ratn, impresora o modem, as como instrumentacin industrial. Gracias a las mejoras que se han ido desarrollando en las lneas de transmisin y en los cables, existen aplicaciones en las que se aumenta el desempeo de RS-232 en lo que respecta a la distancia y velocidad del estndar. RS-232 est limitado a comunicaciones de punto a punto entre los dispositivos y el puerto serial de la computadora. El hardware de RS-232 se puede utilizar para comunicaciones seriales en distancias de hasta 50 pies.

Pines del conector DB-9

CONSTRUCCION FISICA: La interfaz RS-232 est diseada para imprimir documentos para distancias cortas, de hasta 15 metros segn la norma, y para velocidades de comunicacin bajas, de no ms de 20 kbps. A pesar de esto, muchas veces se utiliza a mayores velocidades con un resultado aceptable. La interfaz puede trabajar en comunicacin asncrona o sncrona y tipos de canal simplex, half duplex o full duplex. En un canal simplex los datos siempre viajarn en una direccin, por ejemplo desde DCE a DTE. En un canal half duplex, los datos pueden viajar en una u otra direccin, pero slo durante un determinado periodo de tiempo; luego la lnea debe ser conmutada antes que los datos puedan viajar en la otra direccin. En un canal full duplex, los datos pueden viajar en ambos sentidos simultneamente. Las lneas de handshaking de la RS-232 se usan para resolver los problemas asociados con este modo de operacin, tal como en qu direccin los datos deben viajar en un instante determinado.

Si un dispositivo de los que estn conectados a una interfaz RS-232 procesa los

datos a una velocidad menor de la que los recibe deben de conectarse las

lneas handshakingque permiten realizar un control de flujo tal que al dispositivo

ms lento le de tiempo de procesar la informacin. Las lneas de hand

shaking que permiten hacer este control de flujo son las lneas RTS y CTS. Los

diseadores del estndar no concibieron estas lneas para que funcionen de este

modo, pero dada su utilidad en cada interfaz posterior se incluye este modo de

uso.

QU ES HANDSHAKING (O INTERCAMBIO DE PULSOS DE SINCRONIZACIN)

El mtodo de comunicacin usado por RS-232 requiere de una conexin muy simple, utilizando slo tres lneas: Tx, Rx, y GND. Sin embargo, para que los datos puedan ser transmitidos correctamente ambos extremos deben estar sincronizados a la misma velocidad. Aun y cuando este mtodo es ms que suficiente para la mayora de las aplicaciones, es limitado en su respuesta a posibles problemas que puedan surgir durante la comunicacin; por ejemplo, si el receptor se comienza a sobrecargar de informacin. Es en estos casos cuando el intercambio de pulsos de sincronizacin, o handshaking, es til. En esta seccin se describirn brevemente las tres formas ms populares de handshaking con RS-232: handshaking for software, handshaking por hardware, y XModem.

RJ-11

La sigla RJ-11 significa ("Registred Jack 11") Conector 11 registrado, se trata de un conector de forma especial con 2 y 4 terminales, que se utilizan para interconectar redes telefnicas convencionales, mientras que la sigla RJ-9 significa ("Registred Jack 9") Conector 9 registrado igualmente permite la conexin de 2 a 4 terminales, pero vara en el tamao con respecto al RJ-11 ya que es mas pequeo y su uso principal es para la conexin entre el telfono y el auricular.

Se les llama puertos porque permiten la transmisin de seales analgicas de la red telefnica como el mdem(perifrico), con las computadoras entre el telfono y el auricular, pero si se encuentra instalado en la pared, se le llama roseta telefnica, roseta RJ11 Jack RJ11. -Extrado de InformaticaModerna.com.

El puerto RJ-11 puede convivir en las redes con el puerto RJ-45, debido a que existe cierta compatibilidad y compite contra la implementacin de la fibra ptica para conexiones con alta velocidad.

El puerto RJ-9 se encuentra muy especializado en el uso para la conexin entre el telfono y el auricular.

Puerto telefnico RJ-11, RJ-9 respectivamente en la computadora y roseta RJ11

Smbolo de puerto telefnico

Figura 3. Conector macho RJ-11 integrado al cable telefnico y conector RJ-9 integrado en el cable de auricular

Caractersticas de los puertos de red RJ-11 y RJ-9

RJ-11 es un puerto que viene integrado en los fax mdem externos y tarjetas fax mdem, sin embargo para distribucin de telefona empresarial por medio de cable telefnico, se colocan rosetas en las paredes con Jack RJ11.

El conector RJ-11 es compatible con las redes locales de datos (LAN) basadas en el uso de nodos RJ-45 (esto es, se puede insertar un conector RJ-11 en un puerto RJ-45 y transmitir seal telefnica convencional a travs del segundo).

RJ-11 Se utiliza para interconectar computadoras con la red telefnica y la conexin a Internet.

El uso del puerto RJ-9 est acotado al uso en la conexin entre auricular y el telfono.

Tanto el puerto telefnico RJ-11 y el RJ-9 cuentan con 4 terminales; en la siguiente figura se muestran las lneas elctricas y su descripcin bsica en un RJ-11.

Terminales del puerto RJ11 - RJ9 / Pinout RJ11 - RJ9

Esquema del puerto de red RJ-11

1.- Ground (Tierra)

2.- Rx Data Input (Recepcin de datos)

3.- Tx Data Output (Envo de datos)

4.- VCC (Voltaje de corriente continua)

Lneas elctricas del puerto de red RJ-11

Usos especficos del puerto de red RJ-11 y RJ-9

El puerto RJ-11 Se utiliza bsicamente para interconectar computadoras con Internet por medio de mdem, para recibir el servicio telefnico convencional, y el RJ-9 para la transmisin de la seal entre el auricular y el aparato telefnico.

CONCLUSIONES

El uso de tensiones elevadas de hasta 15V en RS-232 y de circuitos no balanceados hace que sea ms susceptible al ruido.

En cambio en RS-485 se utilizan voltajes de cmo mximo 6V y circuitos balanceados por lo que se reduce el factor de ruido.

Con RS-485 se permiten conectar hasta 64 dispositivos, Se utiliza una conexin balanceada sin conector fsico. Con lo que se consigue mejorar la velocidad y distancia mxima.