Busfahren ohne Ticket: RS485

Tobias Nebel Dieser Artikel wurde von geschrieben. Tobias Nebel hat sein Studium der Telekommunikationsinformatik an der Hochschule für Telekommunikation in Leipzig absolviert. Er arbeitet als Softwareentwickler bei der Firma ubigrate mit dem Schwerpunkt Geräteintegration.

Für die physische Verbindung von Endgeräten existiert eine Vielzahl verschiedenster Schnittstellen. Mit die bekanntesten und etabliertesten sind – zumindest im industriellen Umfeld – die seriellen Schnittstellen RS-232, RS-485 und RS-422. Wenn mehrere gleichartige Geräte miteinander verbunden werden, so bietet sich dafür ein Bus-System an. Die Schnittstellen RS-422 und RS-485 sind genau solche Bus-Systeme. Im Folgenden sollen kurz die wichtigsten Unterschiede dieser beiden Schnittstellen aufgezeigt werden um eventuelle Ungereimtheiten aus dem Weg zu schaffen.

Häufig wird RS-422 und RS-485 als gleichwertig dargestellt. Diese Annahme ist jedoch nur bedingt richtig. Als Gemeinsamkeit ist zu nennen, dass die Übertragungsart bei beiden Schnittstellen über ein verdrilltes Adernpaar realisiert wird. Die Übertragung findet symmetrisch differentiell statt, wodurch sich die Störanfälligkeit stark verringert. Auf Grund dieser Eigenschaften sind große Distanzen bei relativ hohen Übertragungsgeschwindigkeiten möglich. Um mit Zahlen konkret zu werden: es sind maximal 1200m Buslänge (bis 90kbps) bzw. 10Mbps (bis 12m) möglich.

Doch wo liegen nun die Unterschiede?

RS-422 ist für eine Full-Duplex-Übertragung ausgelegt. Dafür werden logischerweise auch 2 Adernpaare, also 4 Adern, benötigt. Dabei ist ein Adernpaar jeweils nur für Senden oder Empfangen gedacht. Bei RS-485 dagegen kommt nur ein Adernpaar zum Einsatz, womit dieser Bus lediglich im Half-Duplex-Modus betrieben wird.
Ein nicht ganz unberechtigter Irrglaube ist, dass RS-422 und RS-485 elektrisch kompatibel sind. Dies ist zwar in der Regel bei heutzutage erhältlichen Sende- bzw. Empfangsbausteinen der Fall, jedoch sehen die Spezifikationen keine 100%ige Kompatibilität vor, sodass im Zweifelsfall auf Kompatibilität geachtet werden sollte.

Der leidliche Alltag beim “Busfahren”

Wie so oft im Bereich der Übertragungstechnik, wird auch bei RS-422/485 hier und da eine Umwandlung auf eine andere Schnittestelle benötigt – gerade deshalb, da eher wenig Computer-Hardware mit bereits integrierten RS-422/485 Bus-Schnittstellen erhältlich ist. Da scheint die einfachste Variante, ein entsprechendes Gerät an einen Otto-Normal-PC anzuschließen, wohl ein RS485/422 – ZU- RS-232 Konverter zu sein!? – Doch weit gefehlt: Mit welchen kleinen und großen Problemen wir bei unseren ersten Versuchen auf dem Gebiet RS-485 hatten, soll hier nun kurz dargestellt werden, um vieleicht dem einen oder anderen RS-Bus-Rookie ein klein wenig unter die Arme zu greifen.

Problem 1: Die Polung.
Ein Adernpaar. Kabel A, Kabel B. Das kann ja nicht so schwierig sein, oder? Leider doch. Denn RS-485 definiert nicht, welches der beiden Kabel das positive und welches das negative Signal hält. Diese Zuordung kann somit jedes Gerät beliebig anders ausführen. Man kann hier also nur auf das Datenblatt des jeweiligen Geräts hoffen, um einem try-and-error aus dem Wege zu gehen.

Problem 2: Der Konverter.
In einschlägigen Elektronikfachmärkten und Online-Auktionshäusern sind verschiedenste Konverter von RS-485 auf RS-232 erhältlich.

Billig-Konverter

Preisliche Unterschiede bis zu 100 Euro sind zwischen verschiedenen Herstellern durchaus möglich.

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Die Konverter sind sowohl aktiv (12V Stromversorgung notwendig), als auch passiv erhältlich. Unsere Erfahrungen mit diesen Geräten sind, dass weder die günstigen, noch die teuren Geräte einwandfrei bzw. überhaupt funktioniert haben. Laut diversen Internetforen ist es beispielsweise auch ein Problem diese Konverter an einem USB zu RS-232 Konverter zu betreiben.

Ebenfalls verwirrend scheint die Anwendbarkeit eines solchen Konverters: Oftmals sind diese konverter sowohl für RS-422, als auch RS-485 verwendbar. In diesen Fällen muss jedoch darauf geachtet werden, dass Sende- und Empfangskabel beim Betrieb an einem RS-485 Bus zusammengeschalten sind, da sonst nur eine Übertragungsrichtung funktionieren kann.

usb-nano_485

Letztendlich sind wir nach vielen vergeblichen “Frickel”-Stunden bei der Leipziger Elektronikfirma CTI fündig und glücklich geworden: Der so genannte USB-Nano 485 ist ein RS-485 zu USB Konverter. Über eine emulierte RS-232-Schnittstelle im PC lassen sich damit sehr bequem Daten vom RS-485 Bus empfangen und auf diesen senden.

Abschließend ist festzuhalten, dass serielle Bussysteme zwar große Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit und Länge der Übertragungsstrecke bringen, diese Vorteile jedoch mit eventuellen Unannehmlichkeiten, wie etwa viel Experimentier-Arbeit, erkauft werden. Wenn jedoch einmal die Hürde der physikalischen Verbindung überwunden ist, machen RS-422 und RS-485 viel Spaß und vor allem Sinn!

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