TTL oder RS232 bei 3m Signalweg über Cat 5?

Ich wuerde auch sagen das TTL da noch reicht, aber ich wuerde da nicht einen Portpin vom Controller direkt dran haengen. Etwas ESD-Schutz sollte schon sein.

Olaf

Hallo,

bei reinem TTL (SN7400) mit 10 ns Flankensteilheit treten ab 1 m deutliche Reflektionen auf. Bei HC-MOS mit 5 ns Anstiegszeit schon bereits ab 0.5 m. -> Du brauchst entweder eine Serienterminierung oder einen Tiefpaß um an die Leitung anzupassen.

Bei RS232 is die Flankensteilheit von vorne herein schon begrenzt.

Gruß Anja

Anja schrieb:

bei reinem TTL (SN7400) mit 10 ns Flankensteilheit treten ab 1 m deutliche Reflektionen auf. Bei HC-MOS mit 5 ns Anstiegszeit schon bereits ab 0.5 m. -> Du brauchst entweder eine Serienterminierung oder einen Tiefpaß um an die Leitung anzupassen.

Das ist nur relevant, wenn die Daten geclockt sind.

Bei asynchron ist das für's Signal egal. Für weniger Störaussendung sollte man die Flankensteilheit trotzdem begrenzen.

Kritischer wäre eine mögliche Massendifferenz.

Also ich wollte es direkt über den Port Pin machen. Welchen ESD Schutz sollte ich denn machen?

Massedifferenz bei CAT5? Sollte das denn nicht even nicht sein?

Max schrieb:

Also ich wollte es direkt über den Port Pin machen.

Der liefert bestimmt kein TTL-Signal. Schalte seriell zum Portpin einen Widerstand. 1 - 3,3 kOhm sind bei der Baudrate überhaupt kein Problem. Vermutlich hat der Empfänger einen hochohmigen Eingang, wo Du meinetwegen noch mal so einen Widerstand einfügen kannst. Schutzdioden sind in der Regel schon auf dem Chip vorhanden und müssen nicht ergänzt werden. Alle völlig unkritisch.

1 - 3,3 kOhm

sind viel zu viel. Eher mit 20-100 Ohm probieren und mit dem Oszi schauen bei welchem Wert die Reflexionen minimal werden.

Falk B. schrieb:

Du bist auch "geclockt", aber voll asynchron!

OK, vielleicht missverständlich (hättest du aber auch präzisieren können statt zu beleidigen):

Bei Clock und Daten (z.b. SPI) ist das ein Problem.

Bei Uart (wie RS232, mit start, Daten, Stopp, RX und TX separat) spielen Reflexionen keine Rolle, die um eine Größenordnung kleiner sind als ein Bit.

asd schrieb:

1 - 3,3 kOhm

sind viel zu viel. Eher mit 20-100 Ohm probieren und mit dem Oszi schauen bei welchem Wert die Reflexionen minimal werden.

Bei 10 kHz? Was soll denn dieser Blödsinn?

Max schrieb:

Daten sollen über 3m Cat 5 Kabel mit 9600 bis 19.2kb ubertragen werden. Reicht da TTL oder muss es Rs232 sein?

RS232 geht, aber diese Kabel sind für symmetrische Signale gedacht, also RS422 oder RS485. Damit kannst du dann auch mal einen ganzen Kilometer machen, wenn es sein muss.

Stefan F. schrieb:

RS232 geht, aber diese Kabel sind für symmetrische Signale gedacht, also RS422 oder RS485. Damit kannst du dann auch mal einen ganzen Kilometer machen, wenn es sein muss.

Schon richtig, für 3 m sollte er besser eine Richtunkstrecke aufbauen. Damit kommt er auch bis zum Mond, wenn es sein muß.

Und nicht vergessen: Klingeldraht darf nur für Klingeln verwendet werde. Wenn es läuten soll, braucht man Läutdraht.

m.n. schrieb:

Und nicht vergessen: Klingeldraht darf nur für Klingeln verwendet werde. Wenn es läuten soll, braucht man Läutdraht.

Nein, da muss der Draht geläutert sein, wegen des Klangs.

Frank K. schrieb:

Grund: Die Puffer und Transceiver sind im Allgemeinen in einem gröberen und robusteren Halbleiterprozess gefertigt und halten mehr aus. Und wenn doch etwas kaputtgeht, dann tausche ich lieber einen SO16 im 1.27mm Raster als einen 144 Pin TFQP im 0.5mm Raster.

Vielleicht geht es um einen 8-Pin ATtiny - who knows

Max schrieb:

Massedifferenz bei CAT5?

Cat 5 verwundert mich. Fast jedes Kabel geht, auch Nym 3x1,5.

Normalerweise hat man 2 Geräte, mit 5V oder 12V versorgt und mit 3 (RX,TX,gnd) oder 4 (+Vcc) Leitungen verbunden.

Massedifferenz gibt es quasi nur bei Versorgung des einen Gerätes über diese 4 Leitungen oder bei GND-Störungen.

RX und TX versieht man an beiden Seiten mit 100R bis 1k in Serie, um bei versehentlichen anklemmen von 12V kein Bauteil zu zerstören.

Anpassung an die Leitung um die Reichweite zu erhöhen ist bei 9k6 Baud und weniger als 10m unnötig. Das ginge auch mit 115k meist noch problemlos. Zumindest bei üblicher uC-Pins mit 10-20mA Push-Pull.

Hallo Leute,

Danke für die vielen Antworten. 100ohm hören sich gut an. Rumgefummelt und aus Versehen 12v werden nicht angeschlossen. Und Platz für Rs232 Bausteine ist leider nicht. Die beiden AVRs müssen so kommunizieren.

Max schrieb:

100ohm hören sich gut an. Die beiden AVRs müssen so kommunizieren.

Ich habe das vor wenigen Tagen ausprobiert und mit einem Oszilloskop kontrolliert. Die beste Signal-Qualität bekommst du mit 47Ω bei 5V, und 33Ω bei 3,6V (jeweils am Ausgang des AVR)

Stefan F. schrieb:

Die beste Signal-Qualität bekommst du mit 47Ω bei 50V, und 33Ω bei 3,6V (jeweils am Ausgang des AVR)

Es geht nicht darum, "die beste Signal-Qualität" zu erreichen, sondern es reicht, wenn die Signal-Qualität eine ausreichend sichere Übertragung gewährleistet. Alle weiteren Bemühungen sind unnütz verschwendete Ressourcen ;-)

Wolfgang schrieb:

Alle weiteren Bemühungen sind unnütz verschwendete Ressourcen

Wenn man schon einen Widerstand einfügen will, dann sinnvollerweise den am besten geeigneten. Ich denke nicht, dass der optimale Widerstand mehr kostet, als 100Ω.

Stefan F. schrieb:

Ich denke nicht, dass der optimale Widerstand mehr kostet, als 100Ω.

Doch. Du musst "optimal" definieren und darauf testen.

Dass Deine Messungen, Leitungen und Kriterien allgemeingültig sind, bezweifle ich.

Stefan F. schrieb:

Ich habe das vor wenigen Tagen ausprobiert und mit einem Oszilloskop kontrolliert. Die beste Signal-Qualität bekommst du mit 47Ω bei 5V, und 33Ω bei 3,6V (jeweils am Ausgang des AVR)

Zugegebenermaßen habe ich etwas länger geraucht, um Deine subtile Ironie zu erkennen. Daumen hoch! Zeige die beiden Bilder am besten noch einmal mit 1 ms Teilung auf der horizontalen Achse. Da wird dann jedem die dramatische Auswirkung dieser kleinen Widerstandsänderung deutlich.

m.n. gefällt mir heute (im Gegensatz zu anderen Zeiten) sehr gut. Ist bei euch so richtig Fasching ..... ?

m.n. schrieb:

um Deine subtile Ironie zu erkennen. Daumen hoch!

Ich denke, der Stefan meinte das ernst.

m.n. schrieb:

Auswirkung dieser kleinen Widerstandsänderung

Es sind ja gerade keine vorher/nacher oder besser/schlechter Fotos, sondern 2 (zugegebenermaßen) schöne Signale, nur komplett wertlos.

Zu viele Details lenken vom Thema ab. Ihr könnt ja in dem anderen Thread lesen und diskutieren, wie ich dahin gekommen bin. Beitrag "Re: Ausgangswiderstand 74HC versus 74LVC"

In den folgenden Beiträgen gibt es vergleichende Fotos und Details zum Aufbau, welcher nach meiner Einschätzung dem Fall des TO entspricht. Von allgemeiner Gültigkeit habe ich nichts gesagt.

Stefan F. schrieb:

Von allgemeiner Gültigkeit habe ich nichts gesagt.

Du hast suggeriert, dass 100R keine gute Wahl wären bzw. bessere Werte nichts kosten.

Bessere Werte muss man aber ausmessen. 100R sind insofern ideal, dass der Wellenwiderstand selten mehr als Faktor 2 abweicht. (Wenn Dein Messende nicht abgeschlossen ist, hat Dein Kabel ja sogar deutlich mehr)

Der TO fragt nach UART, also quasi mit "beliebigen" Flanken. Da wird die Signallaufzeit erst relevant, wenn sie in die Nähe einer 10tel Bitbreite kommt. Bei 115.2, also 10µs pro Bit wären 100m Kabel kein Problem. Der TO hat 3m, und nur 9.6

Stefan, ich finde es gut, wenn Du solche Messungen machst und Bilder einstellst. An denen kann man schön den Signalverlauf zeigen, den Wellenwiderstand abschätzen und die Probleme (Treppen) der offenen Enden zeigen.

Aber hier im Thread hast Du dem TO suggeriert, dass da eine größere Magie hinter steckt und die Lösung ein fester Wert (Dein Messergebnis) wäre.

A. S. schrieb:

Bessere Werte muss man aber ausmessen.

Das habe ich doch gemacht!

A. S. schrieb:

Aber hier im Thread hast Du dem TO suggeriert, dass da eine größere Magie hinter steckt

Habe ich nicht.

Stefan F. schrieb:

Ich habe das vor wenigen Tagen ausprobiert und mit einem Oszilloskop kontrolliert.

Wenn der TO an mehr Infos interessiert ist, kann er ja nachfragen. Auf eure überheblichen Mecker-Tiraden habe ich keine Lust.

Stefan F. schrieb:

Wenn der TO an mehr Infos interessiert ist, kann er ja nachfragen. Auf eure überheblichen Mecker-Tiraden habe ich keine Lust.

Du kannst das gerne als mekkern bezeichnen. Aber was soll der To nachfragen, wenn Du hier eindeutig suggerierst, ein perfektes Signal entstehe beim treiben mit Wellenwiderstand:

Das beste Ergebnis ist das mit 33 Ohm, richtig? Wenn ich dazu die 25 Ohm Ausgangswiderstand des AVR addiere, komme ich auf 58 Ohm. Nehmen wir mal an, das Kabel hat 90 Ohm und das Ozilloskop reduziert dies auf 80 Ohm, dann bin ich damit immer noch weit weg von den 58 Ohm. Für mich geht die Rechnung weiterhin nicht auf.

Im Gegenteil: bei deinem Aufbau muss dann auf Vcc/2 ein Plateau sein.

A. S. schrieb:

Im Gegenteil: bei deinem Aufbau muss dann auf Vcc/2 ein Plateau sein.

Aber doch nur am Leitungsanfang. Am Empfänger (= offenes Leitungsende) addiert sich sofort die Reflektierte Welle (Faktor +1) darauf und der Empfänger sieht 2*VCC/2 = VCC.

A. S. schrieb:

Da wird die Signallaufzeit erst relevant, wenn sie in die Nähe einer 10tel Bitbreite kommt. Bei 115.2, also 10µs pro Bit wären 100m Kabel kein Problem. Der TO hat 3m, und nur 9.6

Das stimmt zwar: Die Einschwingstörungen klingen ab bevor der Uart abtastet.

Du ignorierst aber: Die reflektierte Welle liegt außerhalb der "absolute Maximum Ratings" der üblichen TTL-Schaltungen/Prozessoren. An den Eingangsschutzdioden fließen (Kurzzeitig) bis zu 5V/100 Ohm = 50 mA Clamping-Ströme.

Nach meiner Erfahrung treten da alle möglichen und schwierig zu analysierenden Fehlfunktionen bei Controllern auf. (z.B. ADC wird gestört ...)

Gruß Anja

Es gibt den 74S140 50 Ohm Line Driver. Damit gehen solche Übertragungen über CAT5 mit sauberen Signalverhalten.

Mein Vorschlag wäre aber trotzdem, low speed RS485 Transceivers wie z.B. den MAX483 zu verwenden. Da gibt es dann auch keine große Probleme mit EMI. Das CAT5 Kabel soll auf jeder Seite mit rund 100 Ohm terminiert werden. Wenn Full Duplex notwendig ist, einfach zwei Stück und zwei Paare verwenden. Für Halb Duplex lässt sich einfach die Datenrichtung umschalten.

Anja schrieb:

Am Empfänger

Ups, ja. Ich messe immer am Sender, sorry. Am offenen Empfänger gibt es m.E zu viele andere Einflüsse, z.b. bezüglich oszi-Masse

Anja schrieb:

Du ignorierst aber: Die reflektierte Welle liegt außerhalb der "absolute Maximum Ratings" der üblichen TTL-Schaltungen/Prozessoren.

Deshalb pladiere ich ja für mindestens 100R. Bei den Anforderungen des TO sogar 1k.

Selbst wenn der TO an die Leitungsgrenze will (z.b. 100m @ 1 MBaud nur mit portpin) gibt es (je nach Fähigkeiten des Eingangs-uC und Masseführung) bessere Kombination als einseitig so ein niedriger Widerstand. PICs haben z.b Komparatoren. Mit denen ist Terminierung am Eingang (gegen GND oder Vcc/2) möglich. Und dann z.b. 1k am Ausgang

(Nicht, dass ich das empfehle oder für EMV-gerecht halte. Es funktioniert aber rein technisch als Hack oder Zwischenlösung zuverlässig)

A. S. schrieb:

Am offenen Empfänger gibt es m.E zu viele andere Einflüsse, z.b. bezüglich oszi-Masse

Deswegen habe ich meinen Messaufbau Potentialfrei gemacht. Beim Gegentest mit einem geerdeten Netzteil kam allerdings fast das gleiche Bild heraus.

Stefan F. schrieb:

geerdeten Netzteil

Was meinst Du damit? Es reicht, die Masse des oszis da anzuschließen.

Zur Impedanzmessung des Kabels steckt man das oszi nur an den Sender und schließt das Ende mit Poti ab (keine Masse daran), bis das Signal rechteckig ist (da spielt die Sende-Impedanz keine Rolle, abgesehen vom ohmschen Spannungsabfall im kabel. 1k oder 10R ist ok.)

Für die Messung der Impedanz des Ports dann den Serienwiderstand verändern, bis sich genau Vcc/2 einstellen. Entweder als Rechtecksignal (abgeschlossen am Ende) oder als erster Sattel (offen am Ende).

Die Impedanz des Ports ist dann die Differenz.

A. S. schrieb:

Zur Impedanzmessung des Kabels steckt man ...

Ich wollte aber nicht die Impedanz des Kabel ausmessen, sondern den best möglichen Widerstand finden, damit am Ende des Kabels ein möglichst gutes Signal heraus kommt. Also messe ich logischerweise an diesem Ende. Dass das Oszilloskop eine Eingangskapazität und eine geerdete Masse hat, ist gerade gut, denn die Zielschaltung die da dran kommt hat das (in meinem Fall) ebenfalls.

Was ich ich da gemacht habe war keine wissenschaftliche Arbeit, sondern etwas für die Praxis.

Wir hätten das in dem anderen Thread diskutieren sollen, wo alle Details zu meinem Aufbau stehen. Ich antworte dir hier nur, weil der TO (Max) sie offenbar eh längst ausgeklinkt hat.

Bevor du jetzt noch weitere Details an meinem Beitrag monierst, fordere ich dich auf, einen Probeaufbau zu machen und es selbst auszuprobieren. Dann veröffentlichst du deine Ergebnisse so wie ich das zuvor getan habe. Die Fakten sprechen dann für sich.

Harry L. schrieb:

Max schrieb:

Reicht da TTL oder muss es Rs232 sein?

TTL sollte in normalen Umgebungen funktionieren.

mit TTL minste TP?? also twisted pair aka verdrillte leitung? das sollte es mindestens sein. TTL-Pegel sind abhängig von der Leistungsfähigkeit des Leitungstreibers. Und wenn dir Störungen reinknallen (insbesonders wenn du diese ominöse Verdrahtung im Auto vorhast) verfälscht es dir die bits massiv. Also Schirmung ist gut, ktäftige Pegel ist noch besser und Prüfzahl schadet nicht.

Anja schrieb:

Du ignorierst aber: Die reflektierte Welle liegt außerhalb der "absolute Maximum Ratings" der üblichen TTL-Schaltungen/Prozessoren.

A. S. schrieb:

Deshalb pladiere ich ja für mindestens 100R. Bei den Anforderungen des TO sogar 1k.

Bei aller liebe zur Theorie, du solltest es wirklich mal ausprobieren, anstatt zu versuchen, meine Testergebnisse schlecht zu reden.

1

               47Ω

2

AVR Ausg. ----[===]-------              --------- AVR Eingang

3

                          3m CAT 5 Kabel

4

      GND ----------------              --------- GND

Ersetze auf der rechten Seite den AVR durch das Oszilloskop mit 1:10 Tastkopf. Dessen Eingangs-Kapazität ist ähnlich. Du wirst sehen, dass das Signal mit ungefähr 33Ω bei 3V und 47Ω bei 5V am besten aussieht. Die Bilder habe ich ja weiter oben gezeigt.

Ich habe mich auch vergewissert, dass an beiden AVR keine kritischen Überschwinger außerhalb der "absolute Maximum Ratings" entstehen. Sie sind sogar weit davon entfernt, kaum sichtbar.

Ich stimme allerdings zu, dass flache Flanken aufgrund eines hochohmigeren Widerstandes bei der niedrigen Bitrate (19200 Baud) nicht stören.

Die Parallel-Port Karten alter PC hatten auch Serienterminierung am Ausgang. IBM verwendete 30 Ohm und LS-TTL Chips: https://minuszerodegrees.net/5150_5160/cards/5150_5160_printer_adapter_2388x2336.jpg

Dort werden Widerstände im Bereich 10..100 Ω empfohlen (von 1 kΩ keine Rede): http://www.vias.org/mikroelektronik/line_termination.html

Falk B. schrieb:

Aber nicht mit 1ms/DIV Zeitauflösung.

Ich habe mit 20ns/DIV gemessen.

Das Bild kam so zustande: Ich habe den Screenshot und die Daten zuerst versehentlich im internen Speicher des Gerätes abgelegt. Von da aus kann ich es aber nicht auf den PC übertragen. Deswegen habe ich die gespeicherten Daten wieder aufgerufen und dann davon einen Screenshot auf den USB Stick gespeichert.

Entsprechend wird die Kurve nicht in der Farbe der beiden Kanäle (CH1 und CH2) angezeigt, sondern in weiß. Die Funktion ist eigentlich dafür gedacht, die aktuelle Messung mit einer zuvor gespeicherten zu vergleichen.

Und den Tastkopf richtig anschließen.

Habe ich richtig gemacht. Ich habe den Tastkopf direkt an den Ausgang des Kabels gehalten (ohne Krokodilklemme).

Falk B. schrieb:

Ich habe mit 20ns/DIV gemessen.

Dumm nur, daß man das nicht sieht.

Auch du solltest besser mit der Meckerei aufhören und mit einem konkreten Aufbau Fakten schaffen. Zeige mir, dass meine Empfehlung schlecht ist! Zeigen, nicht labern.

Falk B. schrieb:

Das habe ich oft genug.

Du hast nicht gezeigt, dass meine Empfehlung falsch oder schlecht ist. Du hast es wieder nur behauptet, wie auch in dem anderen Thread. Damit hilfst du niemandem, außer deinem eigenen Ego.

Habe ich richtig gemacht. Ich habe den Tastkopf direkt an den Ausgang des Kabels gehalten (ohne Krokodilklemme).

Falk B. schrieb:

Aber hoffentlich mit Masseanschluss.

Wenn du das nicht am Bild erkennen konntest, dann gute Nacht. Dann wird dir wohl auch nicht auffallen, das die gezeigte Dame gerade nicht lötet.