Работа MOXA UPort1150

[Dmitriy40]

Как устроены приёмники в переходниках USB-UART/RS232 обычно неизвестно, могут и не фильтровать помехи (если речь про множественное чтение каждого бита, как почти во всех МК).
Например у меня на столе их несколько, на разных микрухах, и стабильно работает только чуть более дорогой на FT232, дешевые на CH340 и PL2303 и CP2102 глючат каждый по своему, даже в условиях отсутствия помех.
Ну и МК тоже бывают разные, некоторые имеют хорошо калиброванный встроенный RC генератор, лучше 1% в нормальных условиях (например дешёвые STM8, был удивлён когда всё запустилось без проблем), чего достаточно для работы UART.
Разница в помехах между 2В и 9В мне трудно понимаема, не бывает настолько точно ограниченных реальных помех, вот между милливольтами и сотнями вольт (или киловольтами) да, разница очень ощутима - обычно это и есть разница между "нет помех" и "есть помехи". А не пяток вольт разницы на иголках, где есть помехи 2В, там 99% есть и 20В помехи, и наоборот, где нет 9В помех, там 99% нет и 2В. Оставшийся 1% случаев зависит от чего угодно, от положения кабеля, до "фаз Луны" (и влажности, и в какую сторону дышать, и положения рук, и активности сотовых в окрестности, и прочего).

[EUgeneUS]

Вот тут пара статей на хабре про современные микросхемы UART 1, 2

Кстати, из второй статьи видно, что очень многие микросхемы USB-UART на встроенных генераторах и работают. И ничего, точности хватает.

Dmitriy40 в сообщении #1660326 писал(а):

дешевые на CH340 и PL2303 и CP2102 глючат каждый по своему, даже в условиях отсутствия помех.

С глюками CH340 сталкивался регулярно на китайских копиях ардуино, но относил их к нестабильной работе по USB, а не со стороны UART. Тем более на этих копиях стоят CH340T с тактированием от кварца.

Dmitriy40 в сообщении #1660326 писал(а):

Разница в помехах между 2В и 9В мне трудно понимаема, не бывает настолько точно ограниченных реальных помех, вот между милливольтами и сотнями вольт (или киловольтами) да, разница очень ощутима - обычно это и есть разница между "нет помех" и "есть помехи"

Разница между 2В и 9В - это уже больше, чем полпорядка
Помехи бывают разные, с учётом недлинного кабеля и низкоомного выхода драйверов, нас будут интересовать только "индуктивные" помехи.
А там
1. $\varepsilon = - \frac{d \Phi}{d t}$
2. $\frac{d \Phi}{d t} = \int\limits_{}^{} \frac{d \mathbf{B}}{d t} d \mathbf{s} $
То есть грубо - величина помехи примерно пропорциональна площади контура, образованного земляным проводом и сигнальным. Если не витая пара.

Пару недель назад показывал одним ребятам, как это всё бывает рядом с проводами, где десятки ампер быстро начинаются и заканчиваются.
Детектором была петелька на кабеле осциллографа - просто прицепил земляной крокодил к сигнальному концу.
И знаете, от чего на эту небольшую петельку словил импульсную помеху в несколько десятков милливольт? Условия - офис.

(Оффтоп)

От силового кабеля (обычные "220 вольт"), который был протянут под столом, на нижней стороне столешницы. Какой-то ИБП без корректора мощности через него был включен и "фонил".

-- 01.11.2024, 21:47 --

EUgeneUS в сообщении #1660329 писал(а):

Пару недель назад показывал одним ребятам, как это всё бывает рядом с проводами, где десятки ампер быстро начинаются и заканчиваются.

А у этих проводов на эту петельку помеха была несколько сот милливольт.

-- 01.11.2024, 22:03 --

Кстати, уровень помех в условиях ТС легко оценить тем же методом.
Вместо MOXA подключаем осциллограф: TxD к щупу, GND - на землю осциллографа.
А вместо неизвестного устройства с RS232 ставим перемычку между TxD и GND.
Вот и будет видно, сколько мусора собрали на кабеле. Милливольты там, или сотни милливольт с выбросами в несколько вольт.

[sergey zhukov]

EUgeneUS в сообщении #1660329 писал(а):

Кстати, уровень помех в условиях ТС легко оценить тем же методом.

Не, это мне трудно. Это устройство - привод одного клапана в глубине турбины, который не разбирается. Черный ящик.

[Dmitriy40]

EUgeneUS
Спасибо за вторую статью, столько реальных данных ...
Говоря про неизвестность оверсемплинга я имел в виду недокументированность производителем, про самостоятельные измерения не подумал.

[DemISdx]

Как-то все запамятвовали, что написал ТС про RS232 (В нижней части своего сообщения, и надеюсь никого не удивит, что можно и без UART работать по 232?).

И в общем его предположение верное.

На его картинке это хорошо видно.
Возможно не все пригляделись к ней.
Выделил интересные моменты 19-го фрейма, касательные логической "1".
Уверен, что у ТС много такого есть.
Смотрим:

Красные круги - лаги (внутри них и смотрите).
Голубые овалы - завалы.

Интересно, что красные круги находятся в пограничной зоне страндарта 232.
Напоминаю, по стандарту зона от +3В до -3В - не детектируемая зона, т.е. не учитывается и отбрасывается.
Примерно там, где красный прямоугольник.
На самом деле и "0" имеет лаги, просто их меньше (приглядитесь на оригинальной картинке).
Максималка по стандарту от +25В до -25В (т.е. 50В амплитуды).
Раньше видел реальные девайсы на 48В, спокойно пробивают на 500-600 метров. Не суть.

Реально думаю, что самое простое в этой схеме применить FT232, как упоминал Дмитрий.
Выше писал, что работает одно из трех - то, которое работает как раз на FT232.

Лапша в таких соединениях не применяется никогда, только витая пара.
Раскрутите любой кабель для RS-232 на 25 метров или более, сами увидите.

Самое простое (как мне представляется) для ТС, в текущем случае, поменять конвертор на FT232.
Не настолько дорого он стоит, просто в магазине все про это забывают.
(Ну я по крайней мере точно, хотя не первый раз сталкиваюсь)

(Оффтоп)

Для тех у кого нет времени читать про протокол 232, повторяю, что есть в стандарте:
Electrical Characteristics
The EIA-232-E standard prescribes polar-voltage
serial data transmission between communicating
devices. On data interchange circuits,
transmitted data is represented by the
"Marking" condition for binary one and the
"Spacing" condition for binary zero. A data signal
on an interchange circuit is in the Marking
condition when the voltage at the interface point
is more negative than -3 volts with respect to
Signal Ground (Circuit AB). When the data signal
at the interface point is more positive than +3
volts, with respect to Signal Ground, the data
signal is in the Spacing condition. The area between -3 and +3
volts is the transition region; the signal state is not dermed in the
transition region.
On timing or control interchange circuits, the function is considered
OFF when the voltage at the interface point is more negative
than -3 volts, with respect to Signal Ground. It is considered
ON if the voltage at the interface point is more positive than +3
volts, with respect to Signal Ground. The function is not dermed
for voltages in the transition region between -3 and +3 volts.

Mandatory Interchange Circuit conditions are as follows (see figure
1):
• Open circuit generator voltage, with respect to Signal Ground,
must not exceed 25 volts with respect to ground.
• The potential at the interface point must not be less than 5 volts
nor more than 15 volts in magnitude when the receiver resistance
is between 3000 and 7000 ohms, and the receiver open
voltage is O.
• The effective shunt capacitance associated with the receiver
must not exceed 2500 picofarads at the interface point.
• The open circuit receiver voltage must not exceed 2 volts.
• Request to Send (Circuit CA), DCE Ready (Circuit CC), DTE
Ready (Circuit CD), and Secondary Request to Send (Circuit
SCA), where implemented, are used to detect the power-off
condition or the disconnection of the interconnecting cable.

[Dmitriy40]

DemISdx
Выделенное красными кругами - банальный эффект дискретизации отображения. Если картинку растянуть (на самом осцилле, не эту), то там будет фронт, но в одну точку отображения он не влез и занял две и в каком именно месте будет излом - не суть важно, это (излом) не физическое явление в линии/сигнале, это погрешность его отображения. Вот были бы переколебания (туда-сюда) - да ... Но их нет.
Недотяг до полки и шум на полной амплитуде в голубых овалах - вот это есть в самом сигнале. Только оно меньше полвольта и влиять не может (ну кроме как складываясь с уникальной помехой).
Согласен что самое простое поменять переходник USB-RS232. И не обязательно на FT232, можно перепробовать все имеющиеся (вон на али продают рублей за 300 три разных комплектом, значит на озоне тоже можно найти несколько вариантов рублей за 500 в сумме с доставкой за пару дней).

[EUgeneUS]

DemISdx в сообщении #1660342 писал(а):

Лапша в таких соединениях не применяется никогда, только витая пара.
Раскрутите любой кабель для RS-232 на 25 метров или более, сами увидите.

Насколько помню, обычный кабель DB-9 - DB-25 для подключения модемов не имеет никаких витых пар. Ибо "жирно будет". Для длинных кабелей для сетевого оборудования (80-90-х годов) - может быть.

Dmitriy40 в сообщении #1660345 писал(а):

Согласен что самое простое поменять переходник USB-RS232. И не обязательно на FT232, можно перепробовать все имеющиеся (вон на али продают рублей за 300 три разных комплектом, значит на озоне тоже можно найти несколько вариантов рублей за 500 в сумме с доставкой за пару дней).

Тут важно понимать, что будет покупаться USB-UART(ttl) или всё таки USB-RS232. Чтобы не ошибиться с подключением. Я бы, как писал выше: сделал бы отдельно преобразователь уровней TTL-RS232, а покупал конвертеры USB-UART(ttl), они и дешевле, и выбор больше.

-- 02.11.2024, 08:49 --

Подумалось, что вполне вероятен такой сценарий:
1. Устройство - старое, без современных ухищений в UART.
2. UART там тактируется RC-генератором.
3. Параметры RC-генератора "уплыли" от времени и тяжелых условий эксплуатации.

Вот тут можно попасть на сложности с устранением, и замена конвертера поможет слабо.
Однако, всё таки считаю этот вариант маловероятным. В первую очередь - нужно менять конвертер.

[realeugene]

Длину бита легко измерить осциллографом. Особенно между переходами в одну сторону.

[DemISdx]

Ну да.
Вот в том же 19 фрейме, внизу, есть устойчивая полочка.
Этот момент тоже привлекал мое внимание.

(Оффтоп)

Не топлю за выбор того или иного преобразователя, это личное дело каждого.
И понимая, что есть проблема уровня выходного напряжения на 232 порту.
(По факту видим, что схема текущего преобразователя очень упрощенная, т.к. напряжения в пределах ттл, т.е. 10В)

Мое внимание привлек такой вариант:
https://pacpac.ru/product/cab-11304-usb-to-rs232-converter/
Обратите внимание, что там, если помотреть выходной модуль, от собран на ZT213LE.
И там же есть даташит на этот чип.

В даташите на ZT213LE видно четкое указание напряжений и оно в пределах нормы для rs232 - 24В амплитуды.
Input Voltages
TxIN, SHUTDOWN, EN ...............................–0.3V to +6.0V
RxIN ............................................................................ ±25V
Output Voltages
TxOUT ........................................................................ ±12V
RxOUT ............................................... –0.3V to (VCC +0.3V)

Соответственно новый преобразователь нужно искать с аналогичными характеристиками.

[EUgeneUS]

DemISdx в сообщении #1660342 писал(а):

Смотрим

Кстати по осциллограмме. Все эти особенности, которые DemISdx кружками отмечал - это завалы фронта на емкости кабеля.
Проявляются заметно и на очень невысокой скорости (19200). Это вызывает сильные сомнения, что кабель там 3 метра. Что-то подобное я наблюдал (при соответствующем масштабировании) на 115200 бод на 25 метрах витой пары. А тут 19200...
Далее. Что это за напряжение $\pm 7.86$ вольт? Откуда оно взялось?
Типовое значение $\pm 12$ вольт.
Похоже, что $\pm 12$ вольт на выходе устройства из-за падения в кабеле превратилось в эти $\pm 7.86$.
Тогда и $\pm 5$ с "нашей" стороны на стороне устройства превратятся как раз в около $\pm 3$ вольта.

[Dmitriy40]

DemISdx
Это цифры Absolute Maximum Ratings - там же чёрным по белому написано что стресс-тест онли и "functional operation ... is not implied". Это не рабочие режимы, а лишь максимально допустимые не портящие физически. Рабочие параметры смотреть надо в Electrical Characteristics. Где для передатчика указан минимум ±5В на 3кОм нагрузке и внутреннее сопротивление минимум 300Ом. Как-то не особо параметры, прямо скажем.
И кстати про приёмник сказано что он гарантированно принимает и 0.8В за лог.0, а вовсе не -3В, т.е. тоже не по стандарту, зато удобно для однополярных сигналов.

[sergey zhukov]

Сегодня взял ноутбук с встроенным COM-портом. Его выходной сигнал в холостом режиме уже гораздо сильнее, чем у MOXA:


Подключил его к устройству, вот как это выглядело:


Так даже такой сигнал это устройство бракует четыре раза из пяти. Не понятно, что ему нужно. Прогрузить, впрочем, удалось.

Кабель даже еще короче, чем три метра. Там и полвольта не упадет на нем. Почему 7,86В? Я не знаю. Вот MOXA дает 5В, этот COM-порт дает 10В. Почему бы и не 7,86?

[Dmitriy40]

EUgeneUS в сообщении #1660399 писал(а):

Далее. Что это за напряжение $\pm 7.86$ вольт? Откуда оно взялось?
Типовое значение $\pm 12$ вольт.

Типовое значение вполне может быть чуть меньше удвоенного Vcc драйвера, т.е. порядка 9В при питании от 5В (которое же может и 4.7В быть, плюс КПД). Вон как ноут и выдаёт, 9.2В. И под нагрузкой оно проседает до 8.4В. 10%, многовато, но если выходное сопротивление не 300Ом, а больше, и нагрузка не слишком больше 3кОм, то вполне возможно.
Аналогично и в обратную сторону, если там питание не ровно 5В, да плюс КПД, да плюс делитель из внутреннего сопротивления и входного, почему бы не быть и 7.9В. Это всё равно с большим запасом больше требуемых стандартом 3В и принимаемых реально 2.2В-2.4В.

[DemISdx]

Dmitriy40 в сообщении #1660401 писал(а):

DemISdx
Это цифры Absolute Maximum Ratings - там же чёрным по белому написано что стресс-тест онли и "functional operation ... is not implied". Это не рабочие режимы, а лишь максимально допустимые не портящие физически. Рабочие параметры смотреть надо в Electrical Characteristics. Где для передатчика указан минимум ±5В на 3кОм нагрузке и внутреннее сопротивление минимум 300Ом. Как-то не особо параметры, прямо скажем.
И кстати про приёмник сказано что он гарантированно принимает и 0.8В за лог.0, а вовсе не -3В, т.е. тоже не по стандарту, зато удобно для однополярных сигналов.

Согласен. Выглядит не айс.
Но это хоть какие-то внятные параметры.

(Оффтоп)

Как пишет производитель:

The drivers are inverting transmitters, which accept TTL or
CMOS inputs and produces the RS-232 compliant signals
that is inverted relative to the input logic levels. Typically the
RS232 output voltage swing is ±6V. Even under the worst
case loading conditions of 3kohms and 2500pF, the output
is guaranteed to be ±5V, which adheres to the RS232 standard specifi cations. The transmitter outputs are protected
against infi nite short-circuits to ground without degradation
in reliability.

В листах ниже мы тоже видим 6В (да и в тексте, и в таблицах как столбец "Type").
Т.о. производитель гарантирует, что ниже 5-ти не опустится (вспоминаем текущий график ТС с 4,75).
И нормальным является 6В.
Конкретику по "Output Voltage Swing", что это за зверь, смотрим например здесь:
https://developerhelp.microchip.com/xwiki/bin/view/products/amplifiers-linear/operational-amplifier-ics/introduction/output-voltage-swing/

При этом отмечается, что на открытых (не негруженных) портах достигается 12В.
Т.е. есть явный запас под нагрузку.
Поэтому и расматриваю как кандидата, но никто не запрещает найти что-то еще.
И м.б. даже с отдельным питанием, а не от 5В юсб.

В любом случае похоже понятно на "что именно" нужно обратить внимание при замене.

[Dmitriy40]

DemISdx

(Оффтоп)

К вопросу о гарантиях.
±5В указано для условий из заголовка таблицы, где сказано что Vcc=5.0В. Если Vcc будет другим, например 4.5В, что вполне допустимо, то размах (как и много других цифр в таблице) не гарантирован. Бред конечно, однако формально так.
И не только формально, там же обычные полевики, у них сопротивление растёт с понижением напряжения на затворе (т.е. питающего), так что мало того что умножитель выдаст не 10В, а удвоенное реальное Vcc, так ещё и внутреннее сопротивление выходных полевиков может быть больше, т.е. выходное напряжение станет ещё меньше чем проседание Vcc. Насколько именно это повлияет - вопрос, может и незаметно по сравнению с резистором в минимум 300Ом по выходу.
Обычно все параметры лучше указанных минимально гарантированных и потому на эти тонкости что именно и когда гарантированно можно не обращать внимания. А вот проектировщикам такие недомолвки жизнь ещё как портят. Ну и изредка при разбирательствах "кто виноват" приходится вспоминать казуистику.