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Dual-Protokoll-Transceiver

Schnittstellen für Industrie-PCs vereinfachen

26. April 2017, 14:33 Uhr | Von Thomas Kugelstadt, Principle Applications Engineer bei Intersil, ein Unternehmen von Renesas Electronics

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Multiprotokoll-Anwendungen

Die Integration eines RS-485-Transceivers und zweier RS-232-Transceiver in ein IC macht die Schnittstellengestaltung eines Industrie-PCs äußerst vielseitig, da der lokale Controller entweder die verschiedenen Bussysteme unabhängig ansteuert oder als Schnittstellenwandler arbeitet (Bild 7). Im Betrieb als RS-232-zu-RS-485-Wandler können die RS-232-Signale von Kanal 1 oder Kanal 2 oder beide in Logikpegel umgesetzt und dann über den RS-485-Bus übertragen werden. Mittels Adresscodierung können die Controller auf beiden Seiten der RS-485-Verbindung zwischen zwei RS-232-Datenströmen unterscheiden.

Um die Verbindung zwischen zwei RS-232-Schnittstellen über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung über lange Strecken zu verlängern, ist der Dual-Protokoll-Transceiver als eigenständiger RS-232-zu-RS-485-Wandler konfiguriert. Zwei Wandler werden benötigt – einer an jedem Kabelende, um RS-485-Bussignale in RS-232-Daten umzuwandeln und umgekehrt. Die Konfiguration ist einfach, da die Enable-Eingänge für Treiber und Empfänger mit ihren jeweiligen Spannungsschienen fest verdrahtet werden können, um den Transceiver dauerhaft im aktiven Betriebszustand zu halten (Bild 8).

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Die Vernetzung mehrerer RS-232-Geräte über einen Vollduplex-RS-485-Bus erfordert eine geringfügige Konfigurationsänderung der Wandler im Slave-Knoten. Der Treiber und der Empfänger im Master-Knoten (PC) können immer aktiv bleiben, genauso wie die Empfänger in den Slave-Knoten. Die Treiber in den Slave-Knoten müssen jedoch präzise angesteuert werden, um zu verhindern, dass zwei oder mehr Slaves gleichzeitig auf den Bus zugreifen. Dabei wird der Treiber des zweiten RS-232-Kanals zum Aktivieren (Enable) und Deaktivieren (Disable) des RS-485-Treibers mit dem RTS-Ablaufsteuerungssignal verwendet (Bild 8B). Zu beachten ist, dass innerhalb des Wandlers das RTS-Signal auf den CTS-Eingang des Reglers zurückgekoppelt werden muss. Dies wird als Nullmodem-Konfiguration bezeichnet.

Die Vernetzung mehrerer RS-232-Geräte über einen Halbduplex-RS-485-Bus erfordert die in Bild 9 gezeigte Konfiguration. Hier steuert das RTS-Signal die Enable-Funktionen des Treibers und Empfängers. Diese Konfiguration ist in allen Knoten (Master und Slaves) erforderlich, da ein Halbduplex-Bus nur Daten in einer Richtung zu einem Zeitpunkt übergeben kann.

Bei einigen Geräten können die RTS- und CTS-Steuersignale bis zu 10 ms asynchron zu den übertragenden Daten sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Enable-Signale datengesteuert auszulegen. Dazu wird ein Inverter zwischen dem Treibereingang (DI) und den Enable-Anschlüssen (DE485 und /RE485) hinzugefügt. Der Transceiver geht somit in den Sendemodus, wenn DI = Low ist und in den Empfangsmodus wenn DI = High ist. Im Empfangsbetrieb sind die Treiberausgänge hochohmig und die niederohmigen Abschlusswiderstände senken die Busspannung auf 0 V. Weil der RS-485-Empfänger ein vollständig ausfallsicherer Baustein ist, zeigen alle Dual-Protokoll-Transceiver auf dem Bus eine Null-Busspannung als logische Eins (High) am Empfängerausgang RO an. Somit wird ein Umschalten eines Treiberausgangs zwischen Aktiv-Low und hoher Impedanz weiterhin einen Übergang von Low auf High an einem anderen Empfängerausgang erzeugen.

Fazit

Moderne Dual-Protokoll-Transceiver vereinfachen das Schnittstellendesign in indus-triellen Anwendungen aufgrund ihres hohen Integrationsgrades, der Unterstützung von RS-232- und RS-485-Protokollen, programmierbaren Datenraten und stromsparenden Konfigurationen. Um Entwickler beim Aufbau industrieller Netzwerke zu unterstützen, bietet Intersil ein breites Spektrum an Festfunktions- und programmierbaren einkanaligen- und zweikanaligen Multiprotokoll-Transceivern.