Komunika ní adaptér USB - RS-485/422 - virtuální sériový port
Virtual IDLE ECHO OFF COM to Fiber Optics through USB ON
ELO E211
Uživatelský manuál
ELOE211ZK001
2
ELOE211ZK001
1.0
Úvod............................................................................................. 4
1.1
Použití adaptéru .......................................................................... 4
2.0
Principy innosti ......................................................................... 4
3.0
Instalace ...................................................................................... 4
3.1
P ipojení rozhraní USB.............................................................. 4
3.2
Instalace RS-485......................................................................... 5
3.3
Instalace RS-422......................................................................... 5
3.4
Význam zakon ovacích odpor .................................................. 5
3.5
Eliminace vlivu rozdílu zemních potenciál ............................. 6
3.6
Nastavení adaptéru ..................................................................... 6
3.7
Instalace ovlada e....................................................................... 7
3.8
Instalace ovlada e virtuálního portu ve Windows XP .............. 8
3.9
Instalace ovlada e pro p ímý p ístup ......................................... 8
3.10
Nastavení vlastností virtuálního portu ...................................... 8
3.11
Použití DLL knihovny ................................................................ 8
4.0
Technické podmínky................................................................... 9
4.1
Parametry rozhraní..................................................................... 9
4.2
Ostatní ......................................................................................... 9
5.0
Testování ..................................................................................... 9
6.0
Odhalování a odstra ování nedostatk ................................... 10
7.0
Zp sob objednání...................................................................... 10
3
ELOE211ZK001
1.0
Úvod
1.1
Použití adaptéru
2.0
Principy innosti
3.0
Instalace
3.1
P ipojení rozhraní USB
V technice osobních po íta se stále více prosazuje rozhraní USB na úkor COM portu s rozhraním RS-232. K p ipojení periferních za ízení s rozhraním RS-232 se využívají adaptéry USB/RS-232 spolu s ovlada em, který v PC vytvo í takzvaný virtuální COM. ELO E211 je za ízení, které p evádí virtuální COM na asynchronní linku se symetrickým signálem prost ednictvím USB rozhraní. P evod signál na duplexní rozhraní RS-422 umož uje zvýšit dosah a odolnost p enosu v i rušení. P evod signál na poloduplexní rozhraní RS-485 umož uje zvýšit dosah, po et ú astník komunikace a odolnost p enosu v i rušení. Adaptér zvyšuje odolnost p enosu proti elektrickému rušení a galvanicky odd luje ob rozhraní USB / RS-422. Je ur en k nasazení do prost edí, kde se nemusí uvažovat s atmosférickým p ep tím. Pokud je kabel linky RS-422 veden vn budov, je nutno doplnit jej na vstupu do budov dopl kovou ochranou. Adaptér dovoluje p enos rychlostí až 1Mb/s. Tato maximální dosažitelná rychlost klesá s délkou vedení, resp. s r stem jeho impedance. Doporu ovaná maximální délka vedení je 1200 m p i rychlosti 9600 b/s. Adaptér p evádí rozhraní RS-422 nebo RS-485 na rozhraní USB. P enáší signály TxD a RxD. Rozhraní RS-485/422 je vyvedeno na svorkovnici. Rozhraní RS-485 je ur eno ke komunikaci až 32 ú astník po jedné kroucené dvoulince. P enos je poloduplexní, což znamená, že vysíla RS-485 musí být zapínán jen v dob vlastního vysílání, aby bylo umožn no vysílat dalším ú astník m komunikace. Rozhraní RS-422 je ur eno p edevším ke komunikaci dvou za ízení v duplexním režimu. P enosovým médiem jsou dv kroucené dvoulinky, každá pro jeden sm r p enosu. Adaptér podporuje rovn ž režim MULTIDROP, ve kterém lze vysíla vypínat podobn jako v RS-485. V tomto režimu jeden ú astník v roli MASTER m že komunikovat až s 31 dalšími ú astníky pracujícími v roli SLAVE. Tato ást popisuje postupy instalace adapteru E211. Je nutno rozlišit instalaci hardware a instalaci SW ovlada e. Adaptér pracuje podle specifikace USB 2.0 full-speed (12Mb/s). USB konektor adaptéru je typu B female. Adaptér se ke koncovému za ízení p ipojuje propojovacím USB kabelem typu AB.
4
ELOE211ZK001
3.2
Instalace RS-485
3.3
Instalace RS-422
3.4
Význam zakon ovacích odpor
K p ipojení adaptéru na sb rnici slouží svorky TxRx+ a TxRx-. Adaptér musí být nastaven na režim RS-485 pomocí p epína e 1 v poloze „Off“. Linka RS-485 by m la být na obou svých koncích zakon ena terminátory - odpory 100 - 120 Ω. D vody jsou blíže popsány v kapitole 3.4. Terminátor m že být použit externí (rezistor mezi vodi i TxRx+ a TxRx), nebo interní – p epína 3 v poloze „On“. V p ípad pot eby použít aktivní terminaci (viz kap.3.4) je nutno zapojit jeden rezistor 820 Ω mezi svorky TxRx+ a SP(+5V) a jeden rezistor 820 Ω mezi svorky TxRx- a SG (signálová zem). Toto lze realizovat pomocí interního aktivního terminátoru pomocí p epína 5 a 6 v poloze „On“. P i dvoubodovém spoji je nutno spojit svorku TxRx+ (TxRx-) místního adaptéru s Rx+ (Rx-) svorkou vzdáleného adaptéru a Rx+ (Rx-) adaptéru s TxRx+ (TxRx-) svorkou vzdáleného adaptéru. P epína .1 musí být v poloze „On“, tedy RS-422. Tím je realizováno dvoubodové duplexní spojení s maximální možnou rychlostí, která m že být na krátkém vedení až 1Mb/s. Pro MULTIDROP systém p enosu je zapot ebí rozlišit, zda bude adaptér pracovat v režimu MASTER, nebo SLAVE: TxRx+ (TxRx-) adaptéru MASTER je spojen se svorkami Rx+ (Rx-) všech adaptér SLAVE. Svorky Rx+ (Rx-) adaptéru MASTER jsou spojeny se svorkami TxRx+ (TxRx-) všech adaptér SLAVE. P epína .1 všech adaptér musí být v poloze „422“. P epína .2 v roli MASTER je „On“ („Normal“), v roli SLAVE je nastaven do polohy „Off“ („Multidrop“). Doporu ení RS-422 (V.11) používá symetrický signál, který se p enáší pomocí kroucené dvoulinky, jejíž jednotlivé vodi e bývají v praxi ozna ovány r zn : A-B, P-N, „+ -“ a podobn . Na dlouhých vedeních je nutno potla ovat odrazy a vliv elektromagnetického rušení. Toho se dosahuje pomocí odpor 100 až 120 Ω zapojených na koncích vedení mezi vodi e A – B (takzvané pasivní terminátory). Doporu ení RS-485 používá stejný symetrický signál jako RS-422. Proto vyžaduje použití pasivních terminátor stejn jako RS-422. Na lince RS-485 je ale definován ješt stav, kdy žádný z ú astník nevysílá, všichni jsou ve stavu vysoké impedance a naslouchají d ní na lince. Diferenciální p ijíma ú astníka vyhodnocuje rozdíl nap tí mezi ob ma vodi i (UA-UB). Pokud p ijíma dostane signál |UA – UB| > 200 mV, vyhodnotí jej jako log. 1, nebo log. 0. V popsaném klidovém stavu, tzv. IDLE, p i kterém žádný z ú astník komunikace nevysílá, je |UA – UB| < 200 mV. Tento (tzv. t etí) stav nemá prot jšek ve dvoustavové logice a vzniká problém, jak bude v této logice interpretován. Aktivní terminátor (smí být na jednom úseku jen jeden) zavádí do linky v klidovém stavu signál |UA – UB| > 200 mV, který je ve dvoustavové logice vyhodnocen jako 5
ELOE211ZK001
klidový. RS-422 MULTIDROP pracuje podobn jako RS-485 s t etím stavem signálu. Proto i v tomto režimu se aktivní terminátory využívají.
3.5
Eliminace vlivu rozdílu zemních potenciál
Symetrický signál je schopen ošet it p ípady, když se rozdíl potenciálu signálových zemí v místech p ipojení ú astník liší až o 5-7V. Eliminace vlivu rozdílu zemních potenciál obou za ízení se provádí pomocí t etího vodi e (viz obr.). V tomto p ípad je pot eba k eliminaci proud vyplývajících z rozdílu zemních potenciál použít odpory cca 100 Ω. Pro tento ú el využijte svorku signálové zem , ozna enou SG. SP
3.6
Nastavení adaptéru
Pro použití adaptéru ve výše popsaných situacích je nutno nastavit p epína režim . První dva p epína e (SW1, SW2) slouží k nastavení módu p enosu. Zbylá tve ice p epína za azuje zakon ovací odpory (terminátory). 6
ELOE211ZK001
Režim
SW1 SW2
RS-485
OFF
--
MultiDrop
ON
OFF
RS-422
ON
ON
Zakon ení
SW3 SW4 SW5 SW6
Bez terminátor
OFF
OFF
OFF
OFF
Pasivní terminátor mezi TxRx+ a TxRx-
ON
OFF
OFF
OFF
Aktivní a pasivní terminátor na TxRx+ a TxRx-
ON
OFF
ON
ON
Pasivní terminátor mezi Rx+ a Rx-
OFF
ON
OFF
OFF
V p evodníku USB 485/422 je implementována p epínací automatika, která zapne vysíla s p edstihem jednoho bitu p ed vysíláním start bitu a vypne se zpožd ním jednoho bitu po skon ení stop bitu. Tím je zaru ena bezproblémová innost sb rnice.
3.7
Instalace ovlada e
Adaptér E211 lze provozovat na po íta ích PC pod opera ními systémy MS Windows 98/Me/2000/XP, pod systémem Linux od verze jádra 2.4 nebo na po íta ích Apple se systémy OS-8 a OS-9. V dalších kapitolách bude popsána pouze instalace ovlada v systémech MS Windows. Ovlada e jsou dodány spolu s dalšími soubory na instala ním CD. Rovn ž je lze stáhnout z internetových stránek výrobce www.elo.cz. Podle typu nainstalovaných ovlada lze adaptér provozovat dv ma zp soby. Bu to je možno p istupovat k portu p es dynamickou knihovnu, nebo p es virtuální port. P ístup p es virtuální port (kap. 3.1) nainstalovaný do správce za ízení je pohodln jší a univerzální, protože je možné provozovat jakoukoli komunika ní aplikaci schopnou zvolit íslo portu, ke kterému p istupuje. P ístup p es dynamickou knihovnu, kdy uživatelský SW p istupuje k adaptéru p es DLL knihovnu (kap. 3.4), vyžaduje znalosti programování, ale nabízí daleko vyšší efektivitu a reálnou rychlost p enosu dat. Správná instalace ovlada je indikována rozsvícenou kontrolkou READY na krytu p ipojeného adaptéru. Nov jší opera ní systémy mohou v pr b hu instalace zobrazovat varovná hlášení, že ovlada e nejsou certifikovány. Není d vod k obavám, klikn te Pokra ovat.
7
ELOE211ZK001
3.8
Instalace ovlada e virtuálního portu ve Windows XP
3.9
Instalace ovlada e pro p ímý p ístup
3.10
Nastavení vlastností virtuálního portu
3.11
Použití DLL knihovny
1. Po p ipojení kabelem k USB portu zapnutého po íta e je adaptér detekován a opera ní systém ohlásí nalezení nového hardware. 2. Systém automaticky spustí Pr vodce p idáním nového hardware. Nestane-li se tak, je možné Pr vodce spustit z ovládacích panel (Control Panel). V nabídce Pr vodce zvolte druhou možnost - „Instalovat ze seznamu i daného umíst ní“. 3. V další nabídce Pr vodce nechte systém najít vhodný ovlada na dodaném CD, v adresá i ..\e211_drivers\serial_port. 4. Nechte systém nainstalovat nalezený ovlada . 5. Tím se dokon í instalace USB za ízení. Následuje automaticky instalace virtuálního portu. Probíhá op t stejn po bodech 2-4, liší se pouze název za ízení. 6. Po úsp šné instalaci se Pr vodce ukon í s hlášením o dokon ení instalace. 1. Po p ipojení kabelem k USB portu zapnutého po íta e je adaptér detekován a opera ní systém ohlásí nalezení nového hardware. 2. Poté systém automaticky spustí Pr vodce p idáním nového hardware. Nestane-li se tak, je možné Pr vodce spustit z ovládacích panel (Control Panel). V nabídce pr vodce zvolte druhou možnost - „Instalovat ze seznamu i daného umíst ní“. 3. V další nabídce pr vodce necháte systém najít vhodný ovlada na dodaném CD, v adresá i ..\e211_drivers\dll_adapter. 4. Nechte systém nainstalovat nalezený ovlada . 5. Nyní klin te na Dokon it v dialogovém okn o dokon ení instalace za ízení. Virtuální port adaptéru se po instalaci objeví jako další COM port ve Správci za ízení. Sta í vybrat položku Systém z Ovládacích panel , poté záložku Hardware a Správce za ízení spustit. Ve v tvi s názvem Porty pak p ibyl další COM s názvem USB 485/422 Serial Port. Ve volb Vlastnosti je možné m nit jeho nastavení, nap íklad rychlost p enosu, formát znaku a p ípadné ízení toku. Pozor!!! ídící signály se nep enáší, proto nelze používat žádné hardwarové ízení toku. Pod volbou Up esnit lze zm nit p i azení ísla portu. (Nap . COM3, COM4...) Na CD jsou komentované p íklady a anglická dokumentace k ipu FT232BM, použitému v adaptéru E211 – USB 485/422. P ístup programátora se podstatn neliší od p ístupu k b žnému portu, protože jsou použity souborové streamy. V p ípad nejrozší en jšího jazyka VisualC jsou pot ebné metody p ístupné p es hlavi kový soubor FTD2XX.h a jejich názvy jsou odvozené od názv odpovídajících metod Win32 API p idanou p edponou FT_. 8
ELOE211ZK001
Podobn je možné DLL knihovnu použít také v prost edí Deplhi, Builder a VisualBasic.
4.0 4.1
Technické podmínky Parametry rozhraní
4.2
Ostatní
5.0
Testování
Rozhraní USB Konektor USB Konektor RS-422, RS-485 Režim komunikace Ochrana linek RS-485/422 Izolace mezi USB/RS4xx Zp sob p enosu Maximální rychlost p enosu Napájení Odb r proudu Rozm ry: ší ka délka výška Skladovací teplota Pracovní teplota Vlhkost
USB 2.0 full-speed (12Mb/s) typ B svorky plný duplex, poloduplex integrovaná 400VA/10 ms izola ní bariéra 1 kV po dobu 1sec asynchronní, duplexní/poloduplexní 1 Mbit/s z rozhraní USB do 100mA (Low power) 55 mm 65 mm 20 mm - 10o až +55 oC + 0o až +50 oC 0 – 85% (nekondenzující)
Po p ipojení USB kabelu a ádné instalaci ovlada se musí rozsvítit LED s nápisem READY. Po propojení svorek vysíla e na svorky p ijíma e (TxRx+ na Rx+, TxRx- na Rx-) a nastavení režimu 422 na p epína .1 se musí vysílaná data shodovat s p ijatými. K testu je možno použít nap íklad program HyperTerminal, který je sou ástí MS Windows nebo program E211_test dodaný na instala ním CD. B hem p enosu blikají LED diody TxD a RxD. Pokud p enos probíhá vysokou rychlostí a bloky dat jsou velmi krátké, je jas t chto LED malý, nebo svítí pouze tehdy, když je datový signál v aktivní úrovni. To znamená., že vyslání krátkého bloku dat (nebo dokonce jen jednoho znaku) vysokou rychlostí nemusí být okem post ehnutelné. V klidovém stavu lze správnou funkci ov it tak, že v režimu 422 spojíme svorku TxRx+ na Rx-, TxRx- na Rx+. Tím vytvo íme pro p ijíma negaci signálu vysíla e a dioda RxD se musí rozsvítit.
9
ELOE211ZK001
6.0
Odhalování a odstra ování nedostatk
P íznak Po instalaci adapter nepracuje.
Akce Ov te, zda metalická linka a USB kabel jsou p ipojeny správn . Ov te polohu p epína režimu. Ov te správnost nastavení terminátor . Ov te, zda svítí READY Normáln pracující spojení p estalo Ov te, zda svítí READY pracovat. Ov te, zda jsou kabely p ipojeny správn . Ve Správci za ízení 485-USB adaptér Odpojte jej a znovu p ipojte. V p ípad chybí pot eby opakujte instalaci.
7.0
Zp sob objednání
Objednací kód je ELO E211. Adaptér je dodáván s instala ním CD. USB kabel není sou ástí dodávky, lze jej samostatn objednat spolu s požadovanou délkou.
10
ELOE211ZK001
Poznámky
11
ELOE211ZK001
12
