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RS-232, RS-422 e RS-485: quali sono le differenze tra queste tre interfacce?

RS-232, RS-422 e RS-485: quali sono le differenze tra queste tre interfacce?

RS-232, RS-422 e RS-485 sono delle celebri interfacce seriali, utilizzate in moltissimi ambiti e conosciute dai più esperti utenti. Perché preferire l’una all’altra? In quale ambito è più utilizzata una piuttosto di un’altra? È quello che cercheremo di capire in questo articolo. Per chiarirlo al meglio però, è bene approfondire dapprima ognuna delle interfacce singolarmente. Innanzitutto partiamo col dire che esse sono appunto seriali e sono alternative quindi allo standard IEEE-488 che identifica invece una trasmissione su “parallela”.

Il protocollo RS-232

Questa è una delle prime interfacce ad essere stata creata, infatti tale protocollo vede la luce nei lontani anni 60. Per la precisione è stata introdotta nel 1962 da IBM. Proprio per questo è tra le più conosciute e utilizzate e per anni il suo impiego è stato praticamente incontrastato in molti ambiti diversi. Ogni PC aveva infatti una o più porte RS-232, anche se spesso sono indicate semplicemente come “porte seriali”, il che può creare confusione dato che esistono anche altri tipologie di porte seriali. Attualmente è probabile che al posto di questo tipo di protocollo si possano trovare porte USB, che hanno avuto una grandissima diffusione negli ultimi anni.

Il protocollo RS-232 permette di collegare un trasmettitore e un ricevitore, ad esempio un computer e un modem. Il dispositivo che trasmette è definito master, quello che riceve slave. Questa comunicazione può avvenire in modalità half-duplex, ovvero in maniera bidirezionale ma non contemporanea; full-duplex, ovvero in maniera bidirezionale e contemporanea, con l’utilizzo di due fili; infine con la trasmissione simplex, ovvero sempre in un unico verso con un dispositivo che è sempre trasmettitore e l’altro che è sempre ricevitore.

La trasmissione può avvenire per un massimo di 15 metri circa, oppure se si vuole aumentare la distanza si deve utilizzare un cavo con una capacità più bassa.

I principali contro di RS-232 sono:

  • distanza piuttosto limitata (gli escamotage per allungarla non sono comunque consigliabili);
  • suscettibilità al rumore;
  • le connessioni sono soltanto uno a uno.

Il protocollo RS-422

Questo protocollo è simile a RS-232 e può essere programmato allo stesso modo. Si può dire che RS-422 sia una versione migliorata di RS-232, ma ovviamente anche in questo caso abbiamo dei pro e dei contro. Uno dei primi svantaggi che salta subito all’occhio è il fatto che si deve per forza acquistare una porta RS-422 o almeno un convertitore da RS-422 a RS-232, dato che questa interfaccia non è normalmente presente nei PC, anzi ci sono solo alcuni dispositivi che supportano questo protocollo.

Per quanto riguarda invece i vantaggi, abbiamo:

  • permette la comunicazione su lunghe distanze, infatti possono essere coperti più di 150 metri. Con un ripetitore questa distanza può anche ulteriormente aumentare. Questo perché il segnale è bilanciato, ovvero utilizza una certa differenza di voltaggio tra le due linee, in modo da trasmettere per distanze più lunghe e più velocemente;
  • questo è un protocollo multi-drop, vale a dire che a differenza del RS-232 questo può mettere in comunicazione più di due dispositivi. Addirittura si può arrivare a 32 device, e anche di più con i ripetitori. I dispositivi sono identificati da codici specifici e se si vuole comunicare con ad esempio con l’unità 1 si manda il comando solo a quella specifica unità, anche se tutte le altre unità “sentono” questo segnale, ma semplicemente non rispondono. Lo stesso sistema è applicato anche allo standard RS-485;
  • è resistente al rumore o comunque lo è più di RS-232.

Il protocollo RS-485

Il protocollo RS-485 è talmente simile al protocollo RS-422 che a volte questo può addirittura causare confusione. In realtà questo può essere visto come una espansione delle capacità di RS-422. Anche RS-485 è multi-drop e anche questo è in grado di permettere comunicazioni su lunghe distanze. I dispositivi che è possibile connettere con questo protocollo sono anche in questo caso 32, aumentabili con i ripetitori fino ad arrivare a 128 o addirittura 255 nodi su una rete RS-485.

Ci si potrebbe dunque chiedere in base a cosa preferire uno o l’altro, se RS-2422 o RS-485. Ci sono delle importanti differenze che possono andare a influenzare i diversi tipi di impiego di questi due protocolli.

Una di queste è il fatto che RS-485 può avere più dispositivi “commander” oltre che vari dispositivi “listener”, mentre invece il protocollo RS-422 ha solo un “commander” e più “listener”. Per fare un esempio pratico, con RS-422 possiamo avere un PC che manda un comando a vari dispositivi, ad esempio può richiedere una lettura della temperatura, ma nessuno dei dispositivi può comandarne un altro.

Col protocollo RS-485 invece si possono avere più PC che comandano più dispositivi senza alcun problema. Anche in questo caso quando si invia una richiesta a un dispositivo sarà solo questo a rispondere, mentre tutti gli altri saranno solo “in ascolto”. Oltre al vantaggio di avere queste comunicazioni così fortemente ampliate, RS-485 ha anche un grossa immunità al rumore/disturbi.

Solitamente RS-485 è a due fili e in modalità half-duplex, ma può essere anche a 4 fili in modalità full-duplex. La configurazione half-duplex è più semplice da configurare dato che ha solo due fili, ma è più complicato da programmare a causa delle difficoltà di tempistica di comunicazione. Infatti se due dispositivi cercano di comunicare contemporaneamente si può verificare una collisione di dati.

Le applicazioni dei vari protocolli

Il protocollo RS-232 è attualmente utilizzato molto per le basse velocità di trasmissione dati. È usato soprattutto in apparecchiature “rumorose” come ad esempio quelle impiegate nelle industrie, impianti di controllo, come ad esempio quelli di sicurezza degli edifici, ecc. Di norma le apparecchiature destinate a queste applicazioni dispongono di interfacce a bassa velocità, quali per esempio Controller Logici Programmabili (PLC) ovvero apparecchiature di controllo industriale, CNC, Microcontroller, robot, strumentazioni mediche e altre apparecchiature.

Attualmente RS-422 è stato quasi completamente sostituito da RS-485 che viene anch’esso impiegato in ambito industriale, ma viene utilizzato laddove sono necessarie velocità maggiori e distanze più lunghe. Le apparecchiature sono più o meno le stesse in cui viene impiegata RS-232 ma ad essa vanno aggiunte i dispositivi terminali come i POS, alcuni strumenti di misurazione e vari macchinari di automazione.

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