Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Схема преобразователя интерфейсов RS232 RS485
Интерфейс RS485 довольно широко распространен в сфере подключения промышленного оборудования. По своему принципу работы он напоминает популярный интерфейс последовательной передачи данных RS232, однако RS485 более надежный и позволяет передавать информацию на куда большие расстояния, чем это может сделать RS232. К сожалению, персональные компьютери и большинство микроконтроллеров изначально не поддерживают интерфейс RS485, зато поддерживают RS232. Для того, чтобы соединить эти два мира в одно информационное пространство, следует собрать преобразователь этих интерфейсов. Представленная в данном материале схема позволяет сделать своими руками простой конвертер интерфейсов RS232-RS485, который позволит подключить компьютер или другое устройство к другим устройствам с RS485.
Схема основана на популярных микросхемах MAX232 и MAX485. Разъем DB-9 соединяет плату с последовательным портом с помощью кабеля. Разъемы J1 и J2 предоставляют доступ к линиям ввода/вывода MAX232, а разъем CN1 позволяет получить доступ к линиям ввода/вывода MAX485. С помощью джампера J4 к плате можно подвести внешнее питание до 12 В, которое будет преобразовано стабилизатором в 5 В. Если вы подаете питание через разъем J1, то убедитесь, что J4 разомкнут. Светодиод D2 обеспечивает визуальную индикацию питания платы, а диод D1 защищает от подключения питания не правильной полярности.
Кабель RS485 подключается к разъему CN2 через сопротивления R3, R1 и R4, обеспечивающие необходимый импеданс. Вывод A разъема CN1 представляет собой вывод контроля приема/передачи. Подтяжка этого вывода к земле позволит RS485 работать в режиме приёма, а подтяжка к напряжению питания Vcc в режиме передачи.
Для подключения MAX232 к MAX485 соедините вывод C разъема J1 с выводом DI разъема CN1 и соедините вывод B разъема J1 с выводом RO разъема CN1.
Ниже представлены схема расположения компонентов на печатной плате и сама печатная плата. Как мы видим, плата имеет довольно компактные размеры, всего 63.50 мм по длине и 42.55 по ширине. Это дает возможность размещать преобразователь интерфейсов в довольно узких местах оборудования. Расположение компонентов не слишком плотное, но и не слишком разряженное. Все разъемы расположены для подключения кабелей по бокам, что обеспечивает удобство пользования данным конвертером интерфейсов. В целом такая плата довольно легко паяется и монтаж элементов не представляет собой большой сложности.
Источник
Схема. Преобразователь USB RS232(RS485)
Автор: Radioelectronika-Ru · Опубликовано 15.02.2018 · Обновлено 16.03.2018
Данное устройство представляет из себя преобразователь интерфейса USB в интерфейс RS232 или RS485. Устройство может использоваться для связи компьютера и микроконтроллера, либо иного устройства, по выше описанным интерфейсам. Схема устройства приведена на рис. 3.
Схема устройства состоит из микросхемы преобразователя USB RS232 DD1 FT232 фирмы FTDI, микросхемы eeprom DD2 AT93C46 фирмы Atmel и преобразователя RS232 RS485 DD3 ADM485 фирмы Analog Devices.
Светодиод VD1 «PWR» служит для отображения подачи питания на устройство. Светодиоды VD2 и VD3 сигнализируют о направлении передачи данных, а именно, VD2 «TX»- передача данных от компьютера, VD3 «RX» — прием.
Микросхему памяти DD2 можно не устанавливать, если к компьютеру подключено одно устройство, реализованное на FT232. В ней хранятся идентификаторы изготовителя (VID) и персональный (PID), заводской номер изделия и другие данные.
Детали
Резисторы — smd типоразмера 0805.
Конденсатор С7 танталовый, можно заменить на электролитический с тем же номиналом и напряжением не менее 6,3 В. Остальные конденсаторы — smd типоразмера 0805.
Индуктивность L1 — smd типоразмера 1206 можно заменить на любую с тем же номиналом.
Защитные диоды VD4 и VD5 можно заменить на стабилитроны с напряжением стабилизации 5,1 В, например BZX55C5V1.
Светодиоды VD1-VD3 можно заменить на любые другие.
Микросхему DD2 можно заменить на AT93C56 или AT93C66.
Установка и настройка
Пример настройки рассмотрен для операционной системы Windows XP 32bit. Если у Вас стоит другая операционная система, то информацию по установке и необходимые драйверы можно скачать с сайта производителя www.ftdichip.com
Распакуйте архив драйвера 12_30_00__16_03_2010.rar в отдельную папку. Подключите устройство к компьютеру. Заметив новое устройство, операционная система попросит указать папку с драйвером, укажите на распакованную папку. Следующим шагом заходим в распакованную папку и запускаем программу FTD2XXST.EXE, позволяющую запрограммировать микросхему eeprom. При первом запуске программы будет выведено следующее окно:
RS232(RS485)» src=»https://radioelectronika.ru/cxemi/10/12_29_35__16_03_2010.png» alt=»Преобразователь USB RS232(RS485)»/>
Рис. 4 — Окно программы
Необходимо будет заполнить следующие поля:
Manufacturer (производитель): FTDI.
Manufacturer ID (идентификатор производителя): FT.
Vendor ID (идентификатор поставщика): 0403.
Product ID (идентификатор продукта): 6001.
Description (описание): USB Serial Converter.
RS232(RS485)» src=»https://radioelectronika.ru/cxemi/10/12_29_42__16_03_2010.png» alt=»Преобразователь USB RS232(RS485)»/>
Рис. 5
По умолчанию должны быть установлены флаги Plug and Play (автоматическое определение устройства) и Remote Wakeup (выход из режима пониженного энергопотребления).
Установка флага Fixed Serial Number позволяет присвоить устройству постоянный серийный номер, но при этом следует помнить что устройства с одинаковыми номерами подключать к компьютеру нельзя.
Флаг Self Powered оставляем не установленным, так как устройство питается не от своего источника, а от шины USB .
В окне Max Power (mA) (максимальный ток, потребляемый устройством) пропишите значение 100 мА.
Возвращаемся в основное окно и ставим галочку в строке FT232BM/FT245BM. Появятся дополнительно несколько строк, в которых необходимо поставить флаги Enable Serial Number и Int Pull-Down Enable
RS232(RS485)» src=»https://radioelectronika.ru/cxemi/10/12_29_48__16_03_2010.png» alt=»Преобразователь USB RS232(RS485)»/>
Рис. 6 — Окно программы
Нажимаем на кнопку Save для сохранения настроек, после чего нажимаем на кнопку Program, чтобы записать введенные данные в eeprom преобразователя. Осталось перезагрузить операционную систему компьютера.
Источник
Переходник USB — RS-485 своими руками
Сегодня поговорим о преобразовании уровней в микроэлектронике. Думаю, большинству читателей это неинтересно, поэтому советую сразу перейти на интересную статью о том, как можно сделать классный дизайн в рабочем кабинете: Создание уютного интерьера в офисе.
Итак, перед нами стоит задача:
Задача Спаять переходник для преобразования протоколов USB RS-485. Протокол RS-485 пригодится, если вам нужен помехоустойчивый канал передачи данных (к примеру, устройство находится далеко от компьютера, а вокруг злые строители создают наводки своими перфораторами).
Для этих целей используются микросхемы FT232 и MAX485 (или аналог SP481). Первая микросхема используется для подключения устройств к компьютеру через USB, на выходе у неё ТТЛ-сигнал, вторая — для преобразования уровней (из ТТЛ в RS-485), этот сигнал и нужен устройствам, с которыми будет работать компьютер.
Схема подключения этих микросхем есть на официальном сайте производителя FT232: здесь. Вот, как выглядит схема подключения:
Не кисло, а? На самом деле, всё очень просто, прочитайте документацию, там есть объяснение, каким образом FT232 знает, что нужно конфигурировать MAX485 на вход или выход. Микросхемка умная. Размещаю все компоненты в Протеусе:
Там же в Протеусе можно сразу посмотреть в 3d, как будет выглядеть платка:
Все это дело я быстренько вытравил в хлорном железе и напаял нужные компоненты.
Подключил не работает. Точнее работает, но не совсем корректно. Почему-то всё, что отправляет компьютер приходит на него же.
Переходник USB — MAX485 не работает!Оказывается, схема, приведенная в даташите микросхемы FT232 не работает. Исправляем баги.
Подключил осциллограф — оказывается на пине управления приёмом MAX’а (пин RE) не тот сигнал, что нужно (он постоянно в нуле, что значит постоянный прием). Пришлось разрезать дорожку, идущую от FT232 ко входу RE, и закоротить RE с DE (это классическая схема подключения микросхемы MAX485). Теперь при отправке и приеме данных на ножках управления приёмом/передачей правильные сигналы, а именно: при отправке сообщений и на DE и на RE — лог. единица, при приеме на них — логический ноль. Проблема решена: в компьютере при передаче данных эхо отсутствует.
Начали тестировать полученный переходник USB-RS485 с нашей микроконтроллерной системой и. снова не работает. Посмотрел осциллографом на линии A и B — а там шум. А это ведь и понятно — обе микросхемы MAX485 (на нашем переходнике и с другой стороны провода, на устройстве) сконфигурированы на вход. Вот всё и шумит. При отправке с компьютера данных получается, что FT232 сама конфигурирует микросхему MAX485 на передачу, мгновенно отправляет данные и снова переводит её в режим приема. Видимо, из-за шума приёмник кроме необходимых данных принимает и мусор. Подумал, что неплохо бы линии A и B через резисторы повесить к земле и питанию. Загуглил и действительно народ так и делает, при чем удивляется, почему в даташите об этом ничего не сказано.
Итак, повесил линию A через резистор номиналом в 3,9 кОм на питание, а линию B через такой же резистор на землю (резисторы можно взять и поменьше). Шум на линии значительно уменьшился, но при передаче периодически выскакивали неправильные байты. Уменьшили скорость передачи данных до 1200 бод, всё работает прекрасно, никакого мусора, только валидные данные.
Еще нюанс — если провод очень длинный, могут появляться сбои в работе, поэтому с обоих концов линии передачи (между проводами A и B) вешают так называемые резисторы-терминаторы. Они погашают стоячую волну в линии и это здорово.
Итого, после недолгих мытарств получена рабочая схема переходника USB-RS485:
Переходник USB MAX485 спаян готов к использованию! Если у вас есть вопросы по работе данного переходника — пишите в комментарии!
Источник
Преобразователь интерфейсов USB/RS-485
Современные периферийные устройства в своём большинстве рассчитаны на подключение к компьютеру по интерфейсу USB, который сейчас вытеснил все другие виды компьютерных интерфейсов. Если возникнет задача ввести в компьютер информацию по интерфейсу RS-485, в этом поможет предлагаемый преобразователь.
Асинхронный интерфейс передачи данных RS-485 — один из самых распространённых промышленных интерфейсов и, несмотря на постепенное вытеснение более современными технологиями, такими как, например, Ethernet, продолжает по сей день активно применяться в системах промышленной автоматизации, пожарной и охранной сигнализации, контроля доступа и пр. Он, конечно же, не может соревноваться с вездесущими Ethernet и Wi-Fi по скорости передачи данных, но зато обладает одним неоспоримым преимуществом — простотой реализации. Для связи по RS-485 требуются всего два провода и очень простое программное обеспечение, к тому же существует огромное количество готовых аппаратных и программных решений. Также следует отметить и весьма хорошую дальность связи — более километра при скорости до 62,5 кбит/с, согласно спецификации на стандарт. На практике же удавалось организовать стабильный обмен данными на расстояние более трёх километров на скорости 10 кбит/с при использовании экранированной витой пары.
Для возможности подключения какого-либо прибора, оборудованного интерфейсом RS-485, к домашнему компьютеру или ноутбуку необходим, естественно, соответствующий преобразователь интерфейсов, например USB/RS-485. Подобные устройства широко распространены и подробно описаны в технической литературе. О варианте подобного преобразователя и пойдёт речь. Схема устройства приведена на рис. 1. В основе лежит «классическая» в подобных преобразователях популярная микросхема FT232RL (DD1). Она представляет собой специализированный, полностью аппаратно реализованный двухнаправленный преобразователь-конвертер USB/UART (UART -Universal Asynchronous Receiver-Transmitter — универсальный асинхронный приёмопередатчик) с полной поддержкой протокола USB. Микросхема требует минимальной внешней обвязки. Помимо этого, FT232RL имеет встроенную EEPROM объёмом 1024 байт и предоставляет весьма широкие возможности для пользовательского конфигурирования некоторых своих параметров и режимов работы. Например, можно выбрать режим работы от встроенного или от внешнего тактового генератора, переназна-чить функции выводов CBUS0-CBUS4 (на схеме показаны только задействованные CBUS0-CBUS2), включить инверсию сигналов UART и пр. Полную информацию о микросхеме можно получить из технической документации производителя [1]. Для конфигурирования можно использовать бесплатные утилиты MProg 3.5 и FT_Prog 3.0 c сайта производителя. С завода микросхема поставляется со штатной конфигурацией (прошивкой), в которой выбран режим работы от внутреннего тактового генератора, вывод СBUS0 (выв. 23) настроен на подключение светодиода, индицирующего передачу данных, CBUS1 (выв. 22) — для светодиода приёма данных, CBUS2 (выв. 13) — сигнал коммутации приём/ передача (DE — Driver Enable). В схеме на рис. 1 используется штатное включение микросхемы.
Рис. 1. Схема устройства
Микросхема ADuM5401 (DD2) представляет собой цифровой изолятор сигналов, специально разработанный для применения в промышленных интерфейсах передачи данных. Согласно технической документации производителя, изолятор способен кратковременно выдерживать между входом и выходом разность потенциалов 2,5 кВ. Подробно эта микросхема описана в [2]. Она имеет четыре одинаковых, работающих только в одном направлении (вход- выход), изолированных канала:
— первый: выв. 3 — вход, выв. 14 — выход;
— второй: выв. 4 — вход, выв. 13 — выход;
— третий (на схеме не показан): выв. 5 — вход, выв. 12 — выход;
— четвёртый: выв. 11 — вход, выв. 6 — выход.
Помимо этого, ADuM5401 имеет также встроенный изолированный источник питания, по сути — интегральный трансформатор мощностью 0,5 Вт (при напряжении 5 В) для питания вторичной, изолированной стороны: выв. 16 — плюсовой вывод и выв. 15 — минусовый.
Микросхема ADM1485ARZ (DD3) — обычный приёмопередатчик дифференциального сигнала для стандарта RS-485/RS-422. Приёмник и передатчик могут коммутироваться независимо друг от друга. Для того чтобы включить передатчик, необходимо подать высокий уровень на выв. 3 (DE — Driver Enable — передатчик разрешён). Включение приёмника — инверсное, осуществляется подачей низкого уровня на выв. 2 (RE — Receiver Enable — приёмник разрешён). На схеме (см. рис. 1), как и в большинстве подобных схемных решений, выв. 3 и выв. 2 соединены для удобства вместе. Когда на линии R/T установлен высокий уровень, DD3 работает на передачу, а когда низкий — на приём информации. Выв. 1 (RO — Receiver Output) — выход приёмника. Выв. 4 (DI — Driver Input) — вход передатчика. Подробное описание этой микросхемы приведено в [3].
Устройство можно значительно упростить, отказавшись от гальванической развязки и входного фильтра питания. Схема упрощённого варианта показана на рис. 2.
Рис. 2. Схема упрощённого варианта устройства
Рис. 3. Чертёж печатной платы преобразователя
Чертёж печатной платы преобразователя приведён на рис. 3. Печатная плата максимально минимизирована под размер обычной «флешки» и выполнена на фольгированном с двух сторон стеклотекстолите FR-4 размерами 14×41 мм. Детали расположены с обеих сторон. На условно верхней стороне — разъёмы X1 и X2, микросхемы DD1 и DD3, цепи индикации R1HL1, R2HL2 и HL3, а также защитные диоды VD1 и VD2. Остальные — на условно нижней стороне платы. Расположение элементов показано на рис. 4. Все резисторы и конденсаторы, кроме С5, а также светодиоды применены типоразмера 0603. Конденсатор С5 — танталовый типоразмера Case A (размеры 3,2×1,6×1,6 мм) на номинальное напряжение 10 В. Разъём USB (X1) — USB-AR (DS1097-B) или аналогичный. Разъём X2 — ECH381R-04P со съёмной ответной частью EC381V-04P Самовос-станавливающиеся предохранители F1 и F2 — MF-USMF010 или аналогичные на ток срабатывания от 100 мА (размеры 3,2×2,5 мм). Дроссель помехопо-давления L1 — BLM21PG331SN1D. Однонаправленные защитные диоды-супрессоры VD1 и VD2 желательно заменить на двухнаправленные SMAJ10CA-TR в корпусе SMA/DO-214AC. Фото собранного устройства приведены на рис. 5 — рис. 10.
Источник
