為什么CAN能取代RS485？

近年來(lái)CAN總線逐漸被工程師認(rèn)知，并以其突出特點(diǎn)，逐漸在取代RS485等總線，本文將以CAN與RS485為例總結(jié)各自優(yōu)勢(shì)，為您解疑“為什么CAN能取代RS485”。

現(xiàn)場(chǎng)總線是90年代初國(guó)際上發(fā)展形成的，目前廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。

圖 1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式

采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊時(shí)，連線多，線路復(fù)雜，兩兩連線需要兩兩連線，需要根線

圖 2 總線連接方式

信息在一條公共通道上傳輸，信息接收者從通道上接收所有信息，并根據(jù)規(guī)則過(guò)濾發(fā)送給自己的信息。連線少，結(jié)構(gòu)清晰，僅需≤n+1根線。

目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)主流的總線方式包括RS232、RS485、CAN、Devicenet等，那么多總線類型，都有什么特點(diǎn)和應(yīng)用呢？本文就以最常用的RS485和熱門的CAN總線進(jìn)行對(duì)比分析，幫助您選擇更加合適的通訊方案。

圖 3 目前主流的現(xiàn)場(chǎng)總線

CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。

圖 4 CAN在汽車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

CAN總線特點(diǎn)：

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，傳輸可靠，實(shí)時(shí)性高；

傳輸距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)10Km），傳輸速率快（最高1MHz bps）；

單條總線最多可接110個(gè)節(jié)點(diǎn)，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)；

多主結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)的地位平等，方便區(qū)域組網(wǎng)，總線利用率高；

實(shí)時(shí)性高，非破壞總線仲裁技術(shù)，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)無(wú)延時(shí)；

出錯(cuò)的CAN節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊；

報(bào)文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC校驗(yàn)，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；

自動(dòng)檢測(cè)報(bào)文發(fā)送成功與否，可硬件自動(dòng)重發(fā)，傳輸可靠性很高；

硬件報(bào)文濾波功能，只接收必要信息，減輕cpu負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化軟件編制；

通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線，同軸電纜或光纖等；

CAN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有極高的性價(jià)比。

RS-485是從 RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，可以采用二線與四線兩種不同的方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。而采用四線連接時(shí)，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。即只能有一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Slave）。

RS485接口標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)：

RS-485的電氣特性：兩線間的電壓差范圍為±（2-6）V表示，接口信號(hào)電平降低，不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接；

RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps；

RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好；

RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米。RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,但RS-485總線上任何時(shí)候只能有一發(fā)送器發(fā)送；

RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口；

RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。

速度與距離：CAN與RS485以1Mbit/S的高速率傳輸?shù)木嚯x都不超過(guò)100M，可謂高速上的距離差不多。但是低速CAN以5Kbit/S時(shí)，距離可達(dá)10KM。而增強(qiáng)型RS485收發(fā)器在最低的速率時(shí)亦能傳輸超過(guò)10KM（都無(wú)中繼），兩者在長(zhǎng)距離的傳輸上也難分伯仲；

圖 5 CAN長(zhǎng)距離通訊優(yōu)勢(shì)在智能家居中應(yīng)用

2.   總線利用率：RS485是單主從結(jié)構(gòu)，就是一個(gè)總線上只能有一臺(tái)主機(jī)，通訊都由它發(fā)起的，它沒(méi)有下命令，下面的節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送，而且要發(fā)完即答，受到答復(fù)后，主機(jī)才向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)詢問(wèn)，這樣是為了防止多個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，而造成數(shù)據(jù)錯(cuò)亂。而CAN－bus是多主從結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有CAN控制器，多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)，以發(fā)送的ID號(hào)自動(dòng)進(jìn)行仲裁，這樣就可以實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯(cuò)亂，而且一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)完，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以探測(cè)到總線空閑，而馬上發(fā)送，這樣省去了主機(jī)的詢問(wèn)，提高了總線利用率，增強(qiáng)了快速性。所以在汽車等實(shí)性要求高的系統(tǒng)，都是用CAN總線，或者其他類似的總線；