Наш магазин на eBay Наш магазин на AliExpress Наш канал в telegram

Можно ли использовать для работы со шлюзами RH-0004 и RH-0010 сторонние преобразователи интерфейсов USB-UART или подойдёт только RH-0003?

Одним из самых популярных вопросов касательно шлюзов RH-0004 и RH-0010 является вопрос, вынесенный в заголовок этой статьи. На форуме было небольшое обсуждение, которое касалось этого вопроса (вот в этой теме), но я и сам эту тему не всегда сразу нахожу (хотя и точно знаю, что она там есть), что уж говорить о тех, кому это заранее неизвестно. В общем, видимо будет лучше, если по этому вопросу появится отдельная статья.

Для начала отвечу на поставленный вопрос, а потом будем разбираться, почему этот ответ именно такой. Итак, — Да, использовать для работы со шлюзами RH-0004 и RH-0010 сторонние преобразователи интерфейсов USB-UART можно, но далеко не все и вот почему:

1) На обоих шлюзах есть схема сопряжения уровней сигналов (3.3 Вольт <-> 5 Вольт) по линии Rx, для работы которой на шлюз должны одновременно подаваться два напряжения: +3,3 Вольта и +5 Вольт.

Вот схема сопряжения уровней на шлюзе RH-0004:
схема сопряжения уровней на шлюзе RH-0004

А вот она же на шлюзе RH-0010:
схема сопряжения уровней на шлюзе RH-0010

Микросхема cp2102 имеет встроенный преобразователь напряжения 5->3,3 Вольта, который позволяет запитывать внешние цепи. Соответственно, у сторонних преобразователей, собранных на базе этой микросхемы, технически есть возможность подавать на подключаемые устройства сразу два напряжения: 3,3 Вольт от встроенного в cp2102 преобразователя напряжения и 5 Вольт от USB. Тут, правда, стоит учесть, что эта возможность не всегда реализована. Я видел разные варианты, — где-то сразу оба напряжения выведены на разъём, а где-то только одно (перемычкой выбирается какое именно нужно вывести).

Для чего нужна схема сопряжения?

Дело в том, что штатно предполагалось использовать со шлюзами USB-UART преобразователь RH-0003. Этот преобразователь сделан на базе cp2102, а у этой микрухи логика 3,3 Вольтовая (хотя входы сигналов UART терпимы к напряжению 5 Вольт), то есть на выходе Tx у неё 3,3 Вольта. В то же время для управления шлюзом используются контроллеры ATtiny2313 и ATmega88, которые питаются от +5 Вольт. В даташите на контроллеры не написано какие уровни сигналов необходимы для логики UART, но зато написано, что при использовании пинов в качестве IO минимальный уровень для уверенного распознавания уровня в качестве высокого необходимо подать на этот пин напряжение не ниже 0,7*Vcc. Таким образом получается что при 5-вольтовом питании контроллера для уверенного распознавания высокого уровня на пин нужно подавать минимум 3,5 Вольта, так что сигнала 3,3 Вольта по линии Rx может оказаться недостаточно для уверенного приёма.

[свернуть]

Таким образом, если USB-UART собран на микрухе, не имеющей встроенного преобразователя напряжения 5->3,3 Вольта, тогда он точно не подойдёт для использования совместно со шлюзами (ну или придётся что-то колхозить).

2) Даже если USB-UART преобразователь собран на cp2102 (или другой микрухе, имеющей встроенный преобразователь напряжения на 3,3 Вольта) и имеет возможность подать на внешнее подключаемое устройство одновременно +3,3 и +5 Вольт, то он не всегда имеет возможность питать сколько-нибудь значимую нагрузку.

Вот кусок схемы из даташита на cp2102:
кусок схемы из даташита на cp2102

Ниже, под этой схемой написано: «Option 2: A 4.7 uF capacitor can be added if powering other devices from the on-chip regulator», что можно перевести как «Вы можете добавить конденсатор на 4.7 мкФ, если питаете от встроенного регулятора внешние устройства». Ну то есть, опционально, при внешней нагрузке можно добавить дополнительный конденсатор. И, естественно, во многих преобразователях на cp2102 этот конденсатор отсутствует.

На самом деле, присутствие этого конденсатора критично необходимо для нормальной работы внешних схем, потребляющих сколько-нибудь значительный ток. Да, для питания схемы сопряжения уровней большой ток не нужен, для этого случая может хватить и конденсатора на 0.1 мкФ (а может и не хватить), но в некоторых ситуациях сам контроллер шлюза тоже приходится переключать на питание от 3.3В (при программировании чипов с 3.3 Вольтовой логикой). При этом отсутствие дополнительного конденсатора может стать причиной нестабильности питания 3.3 Вольта, что приведёт к нестабильности работы всего шлюза.

Кстати, ровно по такой же причине, например, не все USB-to-COM преобразователи подходят для работы с COM-портовыми HART-модемами. Если модем предполагает питание от самого COM-порта, то некоторым преобразователям банально не хватает конденсаторов для обеспечения стабильного питания подключенного устройства.

3) Ну и последняя причина, по которой лучше всё же использовать USB-UART преобразователь RH-0003 совместно со шлюзами RH-0004 и RH-0010 — это удобство. Дело в том, что оба шлюза имеют со стороны UART разъёмы IDC-14MS (вилка). А преобразователь RH-0003 имеет со стороны UART ответный разъём — IDC-14F (розетка). Таким образом для сопряжения шлюза с преобразователем вам не придётся использовать никаких проводков, перемычек и тому подобного, — просто вставляете одно в другое и всё.

разъёмы преобразователя и шлюзов

На этом, в общем-то, можно и закончить. Надеюсь, что всё объяснил понятно. Если остались вопросы — пишите в комментарии, на форум или в телегу.

Добавить комментарий