¿Cuál es la diferencia entre RS-232 y RS-485?

Cualquier forma de comunicación requiere reglas para garantizar que todos permanezcan en sintonía. En electrónica, estas reglas toman la forma Estándares– conjuntos de especificaciones de diseño de aplicación general publicadas como recomendaciones por asociaciones industriales. Si se siguen estas recomendaciones, ayudarán a que los dispositivos técnicos hablen el mismo lenguaje electrónico y así lograr una comunicación eficiente y confiable.

RS-232 (el "RS" significa "estándar recomendado") se introdujo en la década de 1960 como una interfaz estandarizada para comunicaciones en serie. Aunque sigue siendo útil para este propósito, ahora existen alternativas como RS-485 que ofrecen un rendimiento significativamente mejorado. En este artículo, veremos las diferencias clave entre RS-232 y RS-485.

Punto a punto versus multipunto

RS-232 es una especificación punto a punto, lo que significa que un dispositivo RS-232 sólo puede comunicarse con otro dispositivo RS-232. Aunque con un poco de creatividad es posible convertir RS-232 en una red "multidrop" compartida por más de dos dispositivos, esta funcionalidad no está incluida en el propio estándar.

Al ser una especificación multipunto, RS-485 es mucho más flexible. Múltiples dispositivos RS-485 pueden comunicarse sin modificaciones especiales ni circuitos de interfaz, como se muestra en la Figura 1. Un controlador RS-485 debe poder soportar 32 “cargas unitarias”, es decir, 32 receptores con una impedancia de entrada de 15 kΩ.

Ilustración 1. Este diagrama transmite las características clave de un bus RS-485 utilizado por múltiples transceptores. Imagen cortesía de dispositivos analógicos

Nivel de voltaje

El estándar RS-232 original especificaba niveles lógicos de +25 V y -25 V. Es difícil creer que un puerto serie doméstico común requiera una oscilación de señal de 50 V, pero eso fue, después de todo, hace más de sesenta años. Las revisiones posteriores del estándar redujeron la oscilación de la señal a ±12 V y luego a ±5 V. Los niveles de voltaje en RS-485 son mucho más bajos; esta es una de las diferencias más notables entre los dos estándares.

El diagrama de la Figura 2 muestra un flujo de datos de nivel lógico y la versión RS-232 del mismo flujo de datos. Tenga en cuenta que además de la conversión del nivel de voltaje, también se invierte la polaridad. Un máximo lógico de +5 V se convierte en -5 V, mientras que un mínimo lógico de 0 V se convierte en +5 V.

Figura 2. Datos de nivel lógico (arriba) y señales RS-232 correspondientes generadas por un controlador de línea RS-232 (abajo). Imagen cortesía del MIT

Señalización de un solo extremo vs. diferencial

Las señales de nivel lógico típicas y las señales RS-232 tienen un solo extremo, lo que significa que una señal de información requiere una señal eléctrica. La señal eléctrica está referenciada a un potencial de tierra de 0V. Las señales RS-485 son diferenciales, es decir, una señal de información requiere dos señales eléctricas complementarias. El receptor extrae información comparando las dos señales.

La Figura 3 ilustra la diferencia entre señalización diferencial y de un solo extremo.

Figura 3. Señales unipolares y diferenciales. Imagen cortesía de Todo sobre circuitos

Las señales generadas por un controlador compatible con RS-485 tienen una amplitud de diferencia mínima de 1,5 V; Un receptor RS-485 tiene un umbral de detección diferencial mínimo de 200 mV. De este modo, todavía hay suficiente margen para una detección fiable de los datos digitales, incluso si las señales se deterioran considerablemente en el camino del transmisor al receptor.

La Figura 4 proporciona una representación visual de las amplitudes mínimas del controlador y del receptor RS-485. La fuente de la imagen, una nota de aplicación de Texas Instruments titulada "La guía de diseño RS-485", es un buen recurso si busca información detallada sobre el estándar.

Figura 4. Amplitudes mínimas para un controlador y receptor RS-485. Imagen cortesía de Texas Instruments

Oscilación de señal

La oscilación de la señal de un bus RS-485 es mucho menor que la de una interfaz RS-232. Esta es una ventaja importante de RS-485 porque las señales de amplitud más pequeña permiten un diseño de circuito simplificado y una eficiencia mejorada. Debido a que las amplitudes más bajas se combinan con la señalización diferencial, no aumentan la susceptibilidad del dispositivo a las interferencias electromagnéticas. De hecho, la comunicación RS-485 es más sólida que la comunicación RS-232.

Las velocidades de datos más altas son otra ventaja asociada con señales de menor amplitud. La velocidad de datos máxima para RS-232 es de aproximadamente 1 Mbit/s. Teóricamente, el máximo para RS-485 es 10 Mbit/s; en la práctica, el límite es mayor, como muestra la Figura 5.

Figura 5. La velocidad de datos máxima de RS-485 aumenta a medida que disminuye la longitud del cable. Imagen cortesía de dispositivos analógicos

Codificación de señal

RS-232 describe una solución completa para la comunicación serie. Contiene requisitos para:

• Propiedades electricas.
• Propiedades de la señal.
• Esquemas de conexión
• Interfaz mecánica.

Por el contrario, RS-485 sólo especifica propiedades eléctricas.

Ninguno de estos estándares define un método de codificación de señales. Sin embargo, RS-232 normalmente utiliza el esquema de señalización del receptor/transmisor asíncrono universal (UART), que define, entre otras cosas, bits de inicio y parada, paridad y codificación de datos. RS-485 también suele utilizar UART.

Como vemos en la Figura 6, un byte contiene datos UART:

• Una pieza inicial.
• Ocho bits de datos.
• Un poco de parada.

Figura 6. Un byte de datos UART. Imagen cortesía de Todo sobre circuitos

Si el receptor conoce la velocidad de transferencia de datos del remitente, o tasa de baudiosPuede utilizar un temporizador interno para muestrear correctamente los bits de datos entrantes. La comunicación UART no requiere una señal adicional para organizar bloques de datos binarios. Ni siquiera se requiere una señal de reloj externo: los niveles de voltaje se generan e interpretan utilizando temporizadores internos en el transmisor y el receptor configurados para la misma velocidad en baudios.

Las tesis centrales

RS-232 y RS-485 tienen nombres y propósitos similares, pero tienen diferencias clave en sus especificaciones y detalles de su implementación. Sus características de rendimiento también varían ampliamente, con RS-485 superando a RS-232 en casi todos los sentidos. Aunque RS-232 puede ser una interfaz práctica y satisfactoria para determinadas aplicaciones, RS-485 es una solución superior y más preparada para el futuro para comunicaciones serie.

Imagen destacada utilizada con permiso de Adobe Stock