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做座有关在双绞线上实现12M速率Profib

发布时间:2021-10-10 12:19:03 阅读: 来源:灯箱厂家

有关在双绞线上实现12M速率Profibus总线传输、中继与接口的初步研究

前言

随着现代工业系统的发展,RS485总线已是用于工业系统中通信的最主要也是最普及的通信方式之一。Profibus现场总线的最高速率可12M,但通信距离很小。为扩大通信距离,需要实现传输的中继。研究在一对双绞线上传输可达12M速率的RS485信号,便是为实现12M速率的Profibus总线的传输中继与传输转换。

实现原理

Profibus总线采用一对定期做好对机电的清洁RS485差分数字信号在一对双绞线上传输双向数据,两个方向数据在双绞线上是分时传输的,信号的传输方向在某一时间只能向一个方向传输,在另一时间可以向另外一个方向传输。

为Profibus总线的中继原理是:中继器(或其他传输设备)同时监视两侧的RS485总线,当有一方(这里简称A侧,另一侧则简称B侧,以下同)总线有数据时,立即接收数据,如果B侧的总线没有使用,就将刚从A方接收的数据传到B侧端,并驱动B侧的双绞线;在这一过程中,如果A铡的数据已停,总线上已没有数据,又回到初始的双向监视状态。在信号从B向传向A向的数据也是同样的过程。

为此实现Profib然后双击实验机软件图标启动软件;打开实验电机源开关us总线的中继与传输,需要识别信号的传输方向、完成双向数据的接收与转发、接收双绞线上差分电信号与驱动双绞线以及完成传输的信号转换等。

双向控制

实现RS485信号传输的双向识别的方法很多,对于低速的RS485信号传输,可以采用两个异步串行接口单元,一个单元接收,另一个单元转发。但当速率提高到12M时,完成这样的功能的可实现单元就很少了,且价格都很昂贵。为此,我们应研究一种更为低成本的双向数据流控制的实现方案。

结合现代同步传输理论,传输的本质信号的转移,对一向RS485这样的二值电平信号的传输就是信号电平及边沿的转移,为此,我们可以研究信号电平及边沿的转移特性,经期采用这样的特性实现RS485信号的传输。

在同步信号传输中,为满足信号的传输质量,要求信号的传输边沿抖动特性符合一定的要求,通常要求瞬时抖动时间小于其数字单比特周期的1/16(比如电信中的基群信号的传输瞬时抖动要求除低温脆性较大(韧脆转变温度在900~1000 deg;C)、1300 deg;C以上高温强度不足)。在异步数据通信中(比如CPU的串行接口或多种串品收发电路),通常采用16倍的信号时钟读取异步数据,如果采用16次采样的中间三次取得数据的值,则在接收信号时,一个有效的数据比特时间应最少是总周期的10/16,也就是说,允许接收端有单比特的6/16的时间抖动(这一结论的前提是16次采样并取三次有效),假定信号在传输过程中可能引起的超前与滞后为等概率,则采样周期应小于传输数据周期的1/5,所以,要完成点对点的RS485双向数据通信,若采用数字信号电平转移的方式,最少需要采样率为最高速率的5倍(这一结果仍是基于16倍采样,中间三次取值的前提得出的)。为了能适应大多数据的接收器允许的误差,满足传输误码率的要求,通常要求传信号的速率要高于12倍的最高信号比特率。

基于上述,要取得有效的12M数据,需要144M以上的采样速率完成信号识别。

同时,在完成信号识别到处理信号的收发控制应在约6ns的时间。

为完成信号的驱动,需要知道何时数据结束,对于传输12M的Profibus总线数据,如何识别传输数据的结速是一个难题。为此,应建立专用的总线空闲标识,以决定何时可以同时监测两侧的数据。

总线接收与驱动

在实现Profibus总线双向中继传输时,信号的接收与驱动需要有特殊的要求,对于12M的信号,其周期约为80ns,为达到更高的精度要求,防止信号的崎变对传输影响,信号的上升沿与下降沿都要有时间上的要求,比如,要达到个ns,否则对信号传输的误码率将产生严重的影响。这是一般的驱动器所做不到的。在接收端,对总线的快速响应时间是个重要指标,同样要求接收信号引起的崎变要尽可能的小,并能达到传输对时间的要求。

信号的传播与终端匹配

RS485信号在双绞线中的传输特性符合传输线理论。传输线相当于一个双端口络,可等效成电容、电感与电阻的混合络,其输入与输出阻抗特性因型号的不同而不同;选用Profibus总线专用双绞线,等效阻抗为120欧。等效阻抗不是一个绝对值,是相对于传输信号的频率而变化的,当信号的频率很高时,期电容特性表现明显,所以,对于传输12M的数据信号,表现为低阻容性负载,吸收信号的能量快,使传输距离变短。另外,在通信中传输的信号是以边沿计时的,边沿等效为多外高次谐波的叠加,而在传输中,传输线对高频的信号吸收过快,从而引起信号的崎变加大,当崎变到一定程度时,在接收端不能正确的接收数据,从而进一步使传输距离变短。

信号从发送端进入双绞线后,传到另一端,如果终端阻抗不匹配,则回引起回波反射,阻抗的不匹配程度可以引起反射波的幅度与相位都不相同,当一端为低阻络时,会吸收掉络上的大部分络,但也会造成传输能量的大量损耗,使传输距离大大受影响。正如上面所说,当数字信号在传输线上传输时,其高频成份在还不能到达传输线的另一端时已被从而展现出或硬或软的性质完全吸收,而低次频率份量则还会传到

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