İletim (transmit, Tx) ve alımı (receive, Rx) kontrol etmenin en yaygın yolu, UART ile RS-485 half-duplex kablolama arsında bir RTS (ready to send) sinyali kullanmaktır. Basit bir lojik devre eklenerek (Şekil 2), Tx ve Rx arasındaki yönü değiştirmek için RTS etkinleştirilebilir. Yani veri aktarımı için RTS açılır, aktarım tamamlandığında kapatılır. Genel konsept anlatması ve anlaşılması kolay olsa da, yeteri kadar kesin bir zamanlama mekanizması kurmak oldukça çetrefillidir.
RS485 Haberleşmenin Doğası ve Sahip Olduğu Kısıtlar
RS485 arayüzü, sinyalin maruz kaldığı daha az elektromanyetik girişimin büyük bölümü bu aktarım yoluyla elimine edilebildiğinden uzun mesafeli seri haberleşme için iyi bir seçimdir. Basit bir RS485 ağı master modunda bir cihaz ile 32 adede kadar çıkabilen slave cihazlardan oluşur. RS485 half-duplex yoluyla haberleştiğinden, yani aynı iki tel (Şekil 1’de gösterildiği gibi, D+ ve D-) hem iletim hem de alımda kullanıldığından, hangi tarafın aktarım yapabileceğinin sistemde bir şekilde kontrol edilebilmesi gerekir. Bu teknik yazıda Otomatik Veri Yönü Kontrolü (Automatic Data Direction Control, ADDC) konsepti sunulmakta, nasıl çalıştığı anlatılmaktadır.
RS485 Arayüzüyle Haberleşmede Ortaya Çıkabilecek Sorunlar
Çoğu zaman RS485 haberleşme bir master-slave yapısı kullanır, bu da RS485 verisinin yolundaki her cihazın benzersiz ID’si olmalı demektir. Master bir ID ile bir komut göndererek her slave’in birer birer yanıt vermesini ister. Varsayılan RTS durumu kapalıdır, bu da Rx durumundaki tüm cihazların başka bir cihazdan veri almayı beklediği (bir komut, veya verilen bir komuta yanıt) anlamına gelir. Tipik bir senaryo şu şekilde devam eder:
(1) Master Tx durumuna geçer, bir cihaza sorgu için bir komut gönderir, ve Rx durumuna geri dönerek yanıt bekler.
(2) Master’ın sorgusundaki ID ile ID’si eşleşen cihaz Tx durumuna geçer, yanıtını gönderir, ve tekrar Rx durumuna döner.
Eğer master Rx durumuna çok yavaş geçerse, tüm yanıtı alamayabilir. Master çok hızlı durum değiştirdiğinde ise komut doğru gönderilemeyebilir. Zamanlamayı doğru kontrol edebilmek için, verinin ne zaman gönderildiğini bilmek gerekir.
Çözüm
Başta, kullanıcılar RTS’i bir yazılım yoluyla (sürücü veya uygulama) kontrol etmeye çalışır, bu da ciddi sonuçlar doğurabilir. Şekil 3’te de anlatıldığı gibi, RTS durumu çok hızlı değiştirerek aktarılan komutun son kısımlarını kesebilir, veya çok yavaş değiştirerek alınan cevabın ilk kısmını kaçırabilir, vs. Çoğu donanım üreticisi bu problemi veri yönünü otomatik olarak kontrol edip, sinyali tam olması gereken zamanda etkinleştirerek çözer.
Bu durum, Moxa’nın ADDC© (Automatic Data Direction Control) fonksiyonunda olduğu gibi RS485 donanımının Tx/Rx yönünü otomatik olarak değiştirebildiği anlamına gelir. ADDC mevcut yazılımlarla uyumludur; RS485 veri yolu üzerinden komut iletmek isterseniz RTS sinyalini kontrol etmeyi düşünmek yerine sadece göndermeniz yeterlidir. Donanım etkinliği tespit ederek Tx durumuna otomatik olarak geçecektir.
Farklı veri yönü kontrol yöntemlerinin avantaj ve dezavantajları ise aşağıdaki tabloda kıyaslanmaktadır.
Bu durum, Moxa’nın ADDC© (Automatic Data Direction Control) fonksiyonunda olduğu gibi RS485 donanımının Tx/Rx yönünü otomatik olarak değiştirebildiği anlamına gelir. ADDC mevcut yazılımlarla uyumludur; RS485 veri yolu üzerinden komut iletmek isterseniz RTS sinyalini kontrol etmeyi düşünmek yerine sadece göndermeniz yeterlidir. Donanım etkinliği tespit ederek Tx durumuna otomatik olarak geçecektir.
Farklı veri yönü kontrol yöntemlerinin avantaj ve dezavantajları ise aşağıdaki tabloda kıyaslanmaktadır.
*RS485 cihazının veri aktarımında durumu değiştirmek için ihtiyacı olan süredir. Daha uzun süre, verilerin çarpışmasını daha olası yapar. Daha kısa süre, verilerin çarpışmasını daha az olası yapar.
Not: Çeviriciniz öncelikle baudrate’in yapılandırılmasını gerektiriyorsa, daha fazla bilgi için ürününüzün kullanım kılavuzuna bakınız.
Moxa’nın ADDC teknolojisi ile diğer üreticilerin otomatik çözümleri arasındaki bir kıyaslama, Moxa marka çeviricilerin otomatik seri baudrate tespiti avantajını ortaya koyuyor. Bu, son derece kullanışlı bir özelliktir: Bir cihazın baudrate’inde değişiklik olduysa bile, sinyal veri kaybına uğramadan çeviriciden aktarılmaya devam edecektir.
RS485 kullanımını basitleştirmenin güzel bir yolu, ADDC desteği bulunan bir ürün seçmektir. ADDC, doğru durum değiştirme süresini tutturmak için programlamanızı modifiye etmede zaman kaybetmenizi engeller. ADDC çalıştığı sürece mevcut programlamanızı olduğu gibi bırakabilirsiniz. ADDC RTS açma/kapama işleminin kontrolünü dikkate almaz, dikkat edilmesi gereken tek şey, kablolamanın doğru yapılmasıdır.
Moxa, ADDC özelliğine sahip çok geniş bir yelpazede seriden Ethernet’e, farklı seri ara yüzler arasında ve seriden fibere çevrim sağlayan ürünler sunmaktadır. Port sayısından çalışma sıcaklık aralığı ihtiyacına kadar çok farklı ihtiyaçlara cevap veren bu ürünler hakkında daha fazla bilgi almak için tıklayınız.
Otomatik baudrate tespiti özelliğine sahip ürünler hakkında daha fazla bilgi için tıklayınız.
Kaynak: Yang, C. (2016) “The Advantages of RS-485 Data Direction Control”, Senior Product Manager, Moxa Inc.