為什么CAN能取代RS485？

近年來CAN總線逐漸被工程師認知，并以其突出特點，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，為您解疑“為什么CAN能取代RS485”。

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

圖 1 點對點連接方式

采用點對點通訊時，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，都有什么特點和應(yīng)用呢?本文就以最常用的RS485和熱門的CAN總線進行對比分析，幫助您選擇更加合適的通訊方案。

圖 3 目前主流的現(xiàn)場總線

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

圖 4 CAN在汽車網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

CAN總線特點：

國際標準的工業(yè)級現(xiàn)場總線，傳輸可靠，實時性高;

傳輸距離遠(最遠10Km)，傳輸速率快(最高1MHz bps);

單條總線最多可接110個節(jié)點，并可方便的擴充節(jié)點數(shù);

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

實時性高，非破壞總線仲裁技術(shù)，優(yōu)先級高的節(jié)點無延時;

出錯的CAN節(jié)點會自動關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊;

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

自動檢測報文發(fā)送成功與否，可硬件自動重發(fā)，傳輸可靠性很高;

硬件報文濾波功能，只接收必要信息，減輕cpu負擔，簡化軟件編制;

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)簡單，有極高的性價比。

RS-485是從 RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，可以采用二線與四線兩種不同的方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。而采用四線連接時，只能實現(xiàn)點對多點的通信。即只能有一個主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Slave)。

RS485接口標準特點：

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)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好;

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

RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點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100M，可謂高速上的距離差不多。但是低速CAN以5Kbit/S時，距離可達10KM。而增強型RS485收發(fā)器在最低的速率時亦能傳輸超過10KM(都無中繼)，兩者在長距離的傳輸上也難分伯仲;

圖 5 CAN長距離通訊優(yōu)勢在智能家居中應(yīng)用

2. 總線利用率：RS485是單主從結(jié)構(gòu)，就是一個總線上只能有一臺主機，通訊都由它發(fā)起的，它沒有下命令，下面的節(jié)點不能發(fā)送，而且要發(fā)完即答，受到答復(fù)后，主機才向下一個節(jié)點詢問，這樣是為了防止多個節(jié)點向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，而造成數(shù)據(jù)錯亂。而CAN-bus是多主從結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點都有CAN控制器，多個節(jié)點發(fā)送時，以發(fā)送的ID號自動進行仲裁，這樣就可以實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯亂，而且一個節(jié)點發(fā)完，另一個節(jié)點可以探測到總線空閑，而馬上發(fā)送，這樣省去了主機的詢問，提高了總線利用率，增強了快速性。所以在汽車等實性要求高的系統(tǒng)，都是用CAN總線，或者其他類似的總線;

3. 錯誤檢測機制：RS485只規(guī)定了物理層，而沒有數(shù)據(jù)鏈路層，所以它對錯誤是無法識別的，除非一些短路等物理錯誤。這樣容易造成一個節(jié)點破壞了，拼命向總線發(fā)數(shù)據(jù)(一直發(fā)1)，這樣造成整個總線癱瘓。所以RS485一旦壞一個節(jié)點，這個總線網(wǎng)絡(luò)都掛。而CAN總線有CAN控制器，可以對總線任何錯誤進行檢測，自動轉(zhuǎn)換錯誤狀態(tài)，適時關(guān)閉總線，進而保護總線。如果檢測到其他節(jié)點錯誤或者自身錯誤，都會向總線發(fā)送錯誤幀，來提示其他節(jié)點，這個數(shù)據(jù)是錯誤的，大家小心。這樣CAN總線一旦有一個節(jié)點程序跑飛了，它的控制器自動閉鎖，保護總線。所以在安全性要求高的網(wǎng)路，CAN是很強的;[!--empirenews.page--]

4. 器件價格：隨著CAN總線迅猛發(fā)展，目前CAN隔離收發(fā)器單價大有與RS485價格持平的趨勢，RS485收發(fā)器逐漸失去價格優(yōu)勢;

5. 開發(fā)難度：CAN具有完善的通信協(xié)議，底層機制由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，研發(fā)工程師只需要了解面向客戶的應(yīng)用層，從而大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。而RS-485協(xié)議僅僅只有電氣協(xié)議，客戶開發(fā)需要自己開發(fā)鏈路層和應(yīng)用層，開發(fā)難度較大。

致遠電子作為國內(nèi)總線隔離收發(fā)器領(lǐng)導(dǎo)品牌，基于近二十年的總線隔離技術(shù)積累，為有效解決總線干擾，通訊異常等問題，實現(xiàn)信號隔離電路、收發(fā)電路及總線防護電路高度集成化與高可靠性，致遠電子推出了CTM、RSM等系列隔離收發(fā)器。

并經(jīng)過近二十年的市場驗證，憑借產(chǎn)品的高穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制、軌道交通、儀器儀表、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域，是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的隔離收發(fā)器。

致遠電子目前已完善從工業(yè)CAN隔離收發(fā)與轉(zhuǎn)換器，到CAN網(wǎng)絡(luò)拓展與記錄儀，以及CAN總線分析儀等整套產(chǎn)品體系，可為CAN總線提供整套的通訊測試解決方案。