RS485: le domande più frequenti

RS-485 è una delle interfacce seriali più conosciute e utilizzata al mondo. Essa è nata, come tutte le altre interfacce seriali, per connettere tra loro due o più dispositivi, come ad esempio modem, computer e switch industriali, utilizzando il sistema master-slave.

Cosa vuol dire? Vuole dire che c’è un dispositivo master che è quello incaricato di inviare comandi o richieste ad uno o più dispositivi slave, i quali rispondono ai comandi e alle richieste o eseguendo effettivamente i medesimi o inviano in risposta un messaggio di errore se non sono in grado di portare a termine il compito richiesto. Un dispositivo master ha quindi la capacità di avviare autonomamente una comunicazione, uno slave invece può soltanto rispondere e non può iniziare la comunicazione in autonomia.

RS-485 è figlia di quella che è tra le prime interfacce seriali inserite sul mercato, ovvero l’RS-232. Questa è stata infatti portata alla luce negli anni 60 e permetteva di connettere un solo master ad un solo slave, come ad esempio appunto un computer e un modem. Col tempo e con l’avanzare della tecnologia, le interfacce si sono evolute e tra le più moderne e funzionali ritroviamo appunto l’ RS-485.

Quali sono le caratteristiche principali che differenziano questa interfaccia dalle altre e la rendono così comune e utilizzata? E quali sono le domande che gli utenti più si pongono su di essa? È quello che vedremo nei prossimi paragrafi di questo articolo.

L’interfaccia RS-485

RS-485 permette di connettere molto più di due dispositivi gli uni agli altri, ed è proprio questa la sua caratteristica principale. Questo protocollo è molto simile alla RS-422, tanto da essere addirittura confuso con quest’altra interfaccia che l’ha preceduta nel tempo. Sono infatti entrambe multi-drop e riescono a garantire una copertura su lunghe distanze.

In particolar modo i dispositivi che possono essere connessi con l’ RS-485 sono 32, ma con l’ausilio di ripetitori, il numero può incrementare notevolmente. Si può infatti arrivare addirittura a 128 o ancora a 255 nodi su una LAN RS-485. La distanza, anch’essa aumentabile con ripetitori, arriva addirittura a 1200 metri.

La differenza principale tra RS-422 e RS-485 è che la prima può avere un unico master, mentre invece RS-485 può avere anche più master all’interno di una stessa rete. Quando questi master inviano richieste agli slave, li identificano con un determinato ID, in modo tale che solo lo slave prescelto risponda al comando. Gli altri dispositivi slave, pur sentendo il segnale dato che sono sempre a controllare la rete alla ricerca di questi, non rispondono fino a che non vengono interpellati.

Di solito l’RS-485 utilizza solo due fili in modalità half-duplex per la comunicazione, ma è implementabile anche in modalità full-duplex ossia a quattro fili. Qual è la differenza? Nella modalità half-duplex la trasmissione e la ricezione dei dati avvengono in tempi separati, mentre invece nella full-duplex possono avvenire contemporaneamente.

La modalità half-duplexx è più facile da configurare, in quanto ci sono solo due fili e appunto la trasmissione e la ricezione non sono sincronizzate. Invece nella modalità full-duplex si deve fare attenzione a come si programmano trasmissione e ricezione, poiché dato che avvengono nello stesso momento non è raro che possano verificarsi collisioni di dati.

L’RS-485 è molto utilizzata in ambito industriale, nel campo delle automazioni dei macchinari, ma anche nella gestione degli edifici, ad esempio nei sistemi delle telecamere di sorveglianza PTZ. Il suo largo impiego è dovuto proprio alla garanzia di grande velocità, alla copertura di lunghe distanze e alla possibilità di connettere tantissimi dispositivi, andando a ottimizzare tempi e rese dei processi industriali e non solo.

FAQ

Ecco di seguito le domande che gli utenti pongono più spesso riguardo all’interfaccia RS-485, e le relative risposte dettagliate:

Come si fa a connettere 32 o più dispositivi con l’RS-485?
Come già accennato, è possibile moltiplicare i dispositivi connessi con l’uso di ripetitori, ma non sempre è necessario farlo. Infatti l’interfaccia è già progettata per funzionare con 32 dispositivi, ma molto spesso in una rete RS-485 sono presenti meno unità rispetto a quante ne può supportare. Per vedere quante unità si possono installare con un determinato protocollo, basta ottenere le schede tecniche di quest’ultimo e cercare alla voce UL, ovvero Unit Load.
Quali sono i problemi più comuni che si riscontrano con l’utilizzo dell’RS-485?
Per quanto questo sia un protocollo tra i migliori in circolazione, ovviamente non è perfetto e può, come ogni cosa, avere dei problemi ma per fortuna questi sono risolvibili abbastanza facilmente. Ad esempio, coprendo distanze molto lunghe e quindi utilizzando cavi molto lunghi, si può avere il fenomeno della riflessione del segnale: il segnale, invece di giungere alla fine del cavo, si riflette in parte in senso contrario. Per evitare questo problema è possibile installare dei resistori ad ogni estremità tra i terminali Tx e Rx.

Si può anche avere una distorsione o peggio una perdita di dati, soprattutto quando siamo in modalità full-duplex. Se i dispositivi non vengono ben programmati ad attivarsi e inattivarsi nel momento giusto, si hanno collisioni di dati e questo è ovviamente un problema che va risolto riprogrammando il tutto.
Quali cavi selezionare per l’RS-485?
Tutti i cavi hanno una certa resistenza al passaggio della corrente, ed alcuni sono progettati in modo che l’impedenza non sia dipendente dalla lunghezza. Per capire se si è scelto il cavo adatto, si deve andare a controllare l’impedenza nominale del cavo: se il valore è di 100 Ohms allora si è scelto il cavo giusto; se invece è specificata una impedenza per metro/piede allora si è scelto il cavo sbagliato.
Quale piedinatura viene utilizzata per l’RS-485?
Per quanto riguarda la piedinatura del connettore RS-485, sono utilizzati connettori DB9 a 9 piedini o DB25 a 25 piedini. I segnali sono differenti a seconda delle configurazioni differenziali. TxD+ e TxD- trasmettono i dati mentre RxD+ e RxD- ricevono i dati; per quanto riguarda invece CTS+ e CTS- e RTS+ e RTS-, questi vengono utilizzati come segnali di handshake.
L’RS-485 è una interfaccia ancora molto usata?
L’RS-485 non è certo comunemente utilizzata nei dispositivi di uso comune, ma è molto usata nell’ambito industriale, dove non è stata ancora completamente sostituita da interfacce più moderne ed evolute come le porte USB.