Конвертер usb rs485 это

Обновлено: 06.07.2024

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 14x41 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 3,2x1,6x1,6 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 3,2x2,5 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.

Рис. 4. Расположение элементов на плате

Рис. 5. Устройство в сборе

Рис. 6. Устройство в сборе

Рис. 7. Устройство в сборе

Рис. 8. Устройство в сборе

Рис. 9. Устройство в сборе

Рис. 10. Устройство в сборе

Рис. 11. Диспетчер задач

Рис. 12. Подключение преобразователей интерфейсов к USB-портам компьютера

Рис. 13. Окна программы Terminal1_9_b

Программа Terminal1_9_b находится здесь.

Автор: В. Лазарев, г. Вязьма Смоленской обл.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Решил поделиться с общественностью одной из возможных реализаций преобразователя USB<=>RS485 на базе микросхемы FT232RL:

Понадобился тут по работе преобразователь USB<=>RS485. Чтобы как можно скорее (что неудивительно), да размерами поменьше. Плюс гальваноразвязка не требуется. На местный радиорынок немедленно был заслан знающий человек – оценить обстановку и узнать что почем. Каково же было мое удивление, когда тот вернулся ни с чем. Нету, говорит, таких. Вот мобильников, говорит – гора. А преобразователей – нет.

Данная новость меня безумно обрадовала, т.к. на локальном диске Д давно (еще, наверное, с начала осени) валяется незаконченный проект именно такого преобразователя. И даже кой-какая документация собрана была. Ну а тут – такое совпадение!

Надо сказать, я даже не стал лазать по Интернету в поисках готового девайса. Ибо за два дня (в которые требовалось уложиться) все равно, наверное, ничего не успели бы привезти. Поэтому я сразу открыл свой незаконченный проект и сделал «Выделить всё => Удалить». Потому что плата там закладывалась односторонняя, да плюс одна из микросхем была в корпусе DIP-8, что, согласитесь, целям миниатюризации преобразователя ну никак не соответствует. Благополучно удалив результаты прошлых трудов, я начал проектировать преобразователь заново.

Поскольку девайс надо было сделать побыстрее, то вполне логичное решение – использовать давно любимую мной микросхему FT232RL. Тем более, что в документации на нее есть страница 27 (в другой редакции – 28), на которой приведена практически готовая схема проектируемого преобразователя:

И я эту страницу из даташита даже перевел ранее (вернее, пересказал своими словами). Чтобы не раздувать объем заметки о таком проекте-малыше, здесь я решил только вкратце описать принцип действия данной схемы.

Итак, с учетом всего вышеперечисленного итоговая схема разрабатываемого преобразователя стала выглядеть следующим образом:

Перемычка «TERM» (Terminator) служит для подключения/отключения согласующих резисторов (терминаторов) с номинальным значением сопротивления равным 120 Ом. Терминатор должен быть подключен, если преобразователь физически находится на одном из концов шины RS485 (см. пересказ). В противном случае согласующий резистор необходимо отключить.

Можно заметить, что под терминатор на схеме заложено аж два резистора в параллель. Сделал так потому, что внезапно обнаружил исчезновение в моей кассе резисторов номиналом 120 Ом. Зато номинал 240 Ом присутствует в достаточном количестве. Ну и вот – поэтому на схеме два резистора вместо одного:).

Резисторы R3 и R4 я обычно в схемы на SP481 (вернее, ее аналогах) не закладываю. Честно говоря, это вообще первый проект, где предусмотрена их установка. Однако, люди бывалые говорят, что при достаточно протяженной линии RS485 часто бывает необходима установка данных резисторов, ибо в противном случае с шины в USB-порт начинает валиться всевозможная абракадабра.

Естественно, под вышеприведенную схему незамедлительно была разведена

печатная плата. Корпуса элементов для поверхностного монтажа, под которые разрабатывалась плата:

— резисторы: 1206;
— конденсаторы: 1206 либо 0805;
— светодиод: 1206 либо 0805;
— микросхема преобразователя TTL/RS485: SOIC-8.

Габаритные размеры печатной платы и собранного преобразователя:

После изготовления печатной платы можно приступать к установке и монтажу деталей. Собранный преобразователь не нуждается в настройке. Необходимо лишь установить драйвера для микросхемы FT232 после того, как девайс будет воткнут в разъем USB компьютера. Ну и снять или надеть перемычку «TERM» в зависимости от расположения преобразователя на шине RS485.

На сегодня всё. Желаю удачи при работе с шиной RS485!

Содержание архивов (также прилеплены к заметке):

PI-5_Hardware.zip:
ПИ-5.pdf – схема преобразователя;
ПИ-5_ЛУТ.lay – печатная плата преобразователя (вариант для «утюжников»);
ПИ-5_ФР.lay – печатная плата преобразователя (вариант для «шаблонщиков»).

Платы нарисованы в «САПР» «Sprint Layout 5.0» (бесплатная гляделка).

Видеоконсультация

Назначение

Конвертер USB/RS485 предназначен для преобразования сигналов последовательной шины USB в сигналы стандартной полевой шины RS-485 и обратно. Обмен данными между ПК и устройствами, имеющими интерфейс RS-485, может осуществляться с использованием различных протоколов обмена в режиме полудуплексной связи. Конвертер может использоваться как при индивидуальной конфигурации устройств от ПК, так и в составе локальной информационной сети технологического объекта.

Ключевые особенности

• Конвертер является законченным изделием, электронная часть которого помещена в ударопрочный прозрачный пластмассовый корпус. С одной стороны корпуса расположена вилка разъема стандарта USB-A для подключения к ПК. С другой стороны, расположен клеммный соединитель с двумя гнездовыми креплениями под винт для подключения двухпроводной интерфейсной шины.
• Конвертер может использоваться как для индивидуальной конфигурации устройства от ПК, так и для организации локальной информационной сети между ведущим устройством (ПК) и несколькими подчиненными устройствами, поддерживающими этот стандарт интерфейса.
• Питание конвертера осуществляется непосредственно от интерфейса USB.
• Электрические цепи интерфейсов USB и RS-485 изолированы друг от друга.
• Сигнальные шины интерфейса RS-485 защищены от короткого замыкания и импульсных перенапряжений (400 Вт, 8/20 мкс) на уровне от +12 до -7 В.
• Конвертер правильно функционирует и не создает помех в локальной информационной сети, в режиме «горячего» подключения.

Технические характеристики

Программное обеспечение

Через драйвер виртуального СОМ порта обеспечивается связь прикладного пользовательского ПО с физическим устройством. Имеются драйверы практически для всех операционных систем семейства Windows, семейства LINUX, а также для операционных систем компьютеров фирмы Apple. Операционная система должна поддерживать стандарт USB 1.1 и выше. Драйвер устройства позволяет переназначить порт, который использует пользовательская программа.

Установка драйвера осуществляется стандартным способом для USB устройств. При первом подключении конвертера к ПК операционная система автоматически обнаруживает новое устройство и просит указать путь к драйверу. Дальнейшая установка драйвера происходит автоматически.

2. Перед использованием конвертера USB – RS485/422 выключите хост - компьютер или иное устройство, и убедитесь, что система заземления находится в хорошем состоянии. Это позволит избежать повреждения статическим электричеством.

3. USB – порт работает только с портом USB хост - компьютера, не считая камеры, сканера, принтера и т.д.

USB – RS485-422 это отличное решение для преобразования сигнала от порта USB в сигналы RS485-422.

Конвертер USB – RS485-422 обладает следующими преимуществами:

1. Обеспечивает взаимодействие между устройством RS485-422 и хост – компьютером, у которого нет COM – порта.

2. Позволяет увеличить скорость передачи данных при использовании RS485 или RS422, так как передача данных через USB может достигать 10Mbps.

3. Порт USB может обеспечить значительную силу тока для конвертера.

3. Драйвер создаст в системе виртуальный серийный порт, например, COM3, COM4, COM5 и т.д.

4. Для ноутбуков, у которых не предусмотрен COM – порт, часто создается COM1

5. Выберите в программном обеспечении созданный COM – порт

Конвертер USB – RS485 / RS422 обычно используется со следующими приложениями:

Промышленные автоматические системы контроля, сканеры штрих – кодов, Palm, PLC&PLD, PDA с операционной системой Win CE, принтеры для печати этикеток, системы POS, системы сбора данных, системы контроля доступа и т.д.

- скорость передачи данных до 57.6 kbps на расстоянии до 1200 метров

- поддержка удаленного управления питанием и выведения из спящего режима

- поддержка взаимодействия с несколькими (до 32 штук) устройствами RS485 – 422

Скорость передачи USB – RS485/RS422 зависит от расстояния. Чем больше расстояние, тем ниже скорость.

RS485/RSRS422（DB9M pin）

DB9M	1	2	3	4	5	6	7	8	9
silkscreen	T-/A	T+/B	R+	R-	GND	+9V
RS422	TX-	TX+	RX+	RX-	GND	+9V
RS485	485-/D-/B	485-/D+/A	--	--	GND	+9V

VI. Системные требования

- операционная система Windows 98 / ME или Windows 2000 / XP / Win7/ Vista или старше

1. Установите диск в привод и подключите конвертер RS422 / RS485 к свободному USB порту. Запустите PL2303_Prolific_DriverInstaller_v1210.exe в папке \PL2303HX. Драйвер установится автоматически.

Читайте также:

  
• Victoria be mine турция сиде на слетать ру
  
• Что написать на планшете
  
• Указанная папка не содержит необходимый файл gta 5 exe open iv
  
• Возникла ошибка при запуске s6000rmv dll
  
• Mediaget admin proxy exe что это