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:: Reti wireless - RS-422, RS-485 ::
Appunti del 12 Marzo
Alcune immagini di questa pagina sono prese dalle slide del prof Rapacioli
L' RS-422 parte dai limiti della linea seriale RS-232 ed elabora uno standard di trasmissione completamente diverso. Se infatti nell'RS-232 abbiamo che il voltaggio dei segnali è misurato rispetto a uno zero (GND, la terra), nell'RS-422 (così come anche nell'RS-485) la misurazione è differenziale. Cosa significa? Che la trasmissione avviene lungo due cavi, uno per il segnale originale e l'altro per il suo negato, e che in base al valore della differenza di potenziale ΔV tra i due capisco se il bit di informazione corrispondente vale 1 o vale 0 (a seconda che il ΔV sia sopra o sotto una certa soglia).
Il vantaggio di questa strategia è che se un cavo RS-422 passa vicino a un ambiente disturbato, i due cavi aumenteranno o diminuiranno il loro potenziale in funzione dell'inquinamento, ma contemporaneamente, mantenendo quindi inalterata la differenza di potenziale. Si tratta dunque di uno standard decisamente immune al rumore del contesto, e particolarmente adatto per ambienti rumorosi come veicoli o linee di produzione industriale.
Altre caratteristiche:
Come detto, l'RS-422 è pensato per soluzioni multi-drop, dove un nodo spedisce ad un bus e il pacchetto può arrivare a massimo 10 ricevitori. Il passare dall'"uno a uno" all'"uno a molti" è stata un'esigenza imposta dall'elaborazione industriale, in cui ci sono varie isole di lavoro collegate tra loro, ognuna delle quali svolge una parte della lavorazione del prodotto. Dato che nella maggior parte dei casi si hanno più flussi di lavoro, il supervisore ha bisogno di parlare contemporaneamente a più isole ordinando cose diverse ("prendi il pezzo della prima isola e immergilo nella vasca della seconda, poi asciugalo nel forno della quarta e lucidalo nella..."). In uno scenario del genere non è pensabile mettere due linee seriali per ogni collegamento supervisore-isola, o si avrebbe una fabbrica cosparsa di cavi. Altro esempio: è stato calcolato che nell'Alfa 164 c'erano 250km di cavi che collegavano i vari sensori alla centralina. Altro esempio: il pulsante di chiamata della hostess sull'aereo: se ci sono 200 posti da collegare alla lucetta, non si può pensare di utilizzare due fili dedicati per ogni bottone, o l'aereo non decollerebbe sotto il peso dei cavi. Con la RS-422 si riduce un po' il numero di linee di comunicazione necessarie, perché riesce ad incapsulare 10 nodi per volta con la formazione di bus.
Ipse dixit:
"Perché 10 nodi? Cazzo l'ha detto che 10 nodi bastano? Qualche coglione che stava a Bruxelles avrà detto 'Facciamone 10' 'Perché non ne facciamo 11?' 'No 10 è meglio' 'Va bene' 'Ok, sentiamo Sarkozy, cosa dici?' '10' 'Va boh, 10!'. Gli standard si definiscono più o meno così”.
Oggi il protocollo RS-422 non viene più usato per applicazioni nuove perché ormai è superato, ma per un certo periodo di tempo è stato pesantemente utilizzato nel settore dell'automatismo industriale. I motivi per cui è caduto in disuso è che anche lui aveva dei grossi limiti, il principale dei quali era il numero massimo di 10 nodi per ogni bus. Partendo dallo stesso standard gli enti di certificazione hanno cercato di superare questo vincolo arrivando a definire un nuovo standard, l'RS-485, quello attuale e non ancora superato. Oggi la quasi totalità delle apparecchiature industriali ha due sole interfacce: ethernet o RS-485.
Riprendiamo l'esempio del pulsante di chiamata hostess sull'aereo: sarebbe meraviglioso se riuscissimo con un solo paio di cavi a realizzare un bus che supporti le derivazioni dei bottoni su tutti i posti. Ma: incredibile! Si può fare! Basta passare allo standard RS-485, che...
Ipse dixit:
"...si è fottuto il 422 alla grande!"
Vediamo le principali caratteristiche dell'RS-485:
L'RS-485 è lo standard attuale del settore industriale: tutti i PLC oggi sono prodotti con su il 485, o non lo venderebbero a nessuno. Possiamo affermare che oggi le trasmissioni seriali sono sostanzialmente due: la RS-232 e la RS-485, scelte a seconda dei vincoli e delle necessità dell'applicazione in cui dovrò usarle.
Per motivi di sicurezza l'RS-485 persegue la strada della ridondanza dei pacchetti. Per raggiungere affidabilità maggiori è stata ulteriormente estesa (aggiungendo un sacco di CRC), dando vita a una variante del protocollo originale: il Can bus, lo standard attuale per applicazioni su autoveicoli. E' quello che collega tutti i sensori dell'auto, molto semplice da realizzare (bastano due cavetti che fanno il giro dell'auto e ai quali si attaccano le varie componenti dell'elettronica), ed infinitamente più robusto di qualsiasi altra soluzione, tenendo conto che l'automobile è un ambiente estremamente inquinato. È talmente robusto che spesso le derivazioni vengono fatte coi mammut, senza saldare niente. Il Can bus è utilizzano da tutti: dalla FIAT alla BMW alla Toyota, perché funziona bene e non dà problemi sulle macchine.
Un'altro standard implementato a livello fisico su RS-485 è lo SCSI, per la comunicazione con gli hard-disk.
Abbiamo detto che al bus possono essere allacciati fino a 256 nodi. Questo è lo standard, poi c'è la prassi. Tutti i produttori di apparecchiature che usano l'RS-485 consigliano di mettere su una catena massimo 60-70 nodi, anche se potrebbero permettersene quasi il quadruplo. Il numero dipende sorpattutto da quello che stiamo facendo, e da quali esigenze di velocità e reattività posso sopportare per la mia applicazione. Ad esempio se sul mio famoso aereo ci metto due secondi a capire in quale posto hanno premuto il pulsante ci può stare.
Ipse dixit:
"Tanto l'hostess non è che si catapulta da me appena premo il bottone. Premo il pulsante, 'Minchia che palle', si alza e va dal rompicoglioni di turno. Tu voli spesso? No, se lo facessi sapresti che le hostess sono sempre incazzate nere. E non ti cagano mai. 'Vuoi una coperta? Trovatela e non rompere i coglioni!'".
Lo standard RS-485 è un oggetto abbastanza vecchio, e quindi come l'RS-422 non parla assolutamente del protocollo di trasmissione dati, ma dice solo che i due fili si chiamano A+ e B+; non c'è dunque uno standard di trasmissione e connessione, ma solo la semantica dei segnali. Come è fatto un connettore non l'ha mai stabilito nessuno, così ognuno usa quelli che vuole in base alle proprie necessità.
Sopra l'RS-485 sono stati standardizzati comunque dei protocolli, il più noto dei quali è il Modbus. Tutti i PLC possono avere interfaccia seriale RS-485 o interfaccia ethernet o tutte e due, ma normalmente implementano entrambe il Modbus. È lo standard più aperto che esista oggi, il vero protocollo di comunicazione con le apparecchiature, e non è stato ancora soppiantato da nulla di successivo perché è un protocollo molto furbo. È vero comunque che alcuni produttori di PLC come la Siemens hanno il proprio standard come il Profibus (pensato per le aziende), ma anche loro a richiesta implementano Modbus, che è trasversale alle aziende e quindi più vendibile e versatile.
L'RS-485 ad oggi è considerato più rugged (= robusto, capace di resistere ad ambienti ostili) rispetto ad ethernet.
Ipse dixit:
"Un PDA rugged è un PDA che lo butto per terra da un metro e non si fa un cazzo, lo pigliate lo mettete sotto l'acqua e questo se ne fotte, lo butto nel fango e questo sta bene così: 'che bello, sono nel fango'".