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CAN總線與RS485總線系統(tǒng)通訊性能比較

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人氣:發(fā)表時間:2020-11-16 16:20:33【

CAN總線與RS485總線系統(tǒng)通訊性能比較:

CAN總線的優(yōu)點:CAN總線的通訊速度更快,距離更遠(yuǎn);總線利用率更高,信號更穩(wěn)定;兼容性高,通訊芯片的質(zhì)量更佳!

CAN總線特點:

1、國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級現(xiàn)場總線,傳輸可靠,實時性高;  
2、傳輸距離遠(yuǎn)(最遠(yuǎn)10Km),傳輸速率快(最高1MHz bps); 
3、單條總線最多可接110個節(jié)點,并可方便的擴(kuò)充節(jié)點數(shù);  
4、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;  
5、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;  
6、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;  
7、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;  
8、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;  
9、硬件報文濾波功能,只接收必要信息,減輕cpu負(fù)擔(dān),簡化軟件編制;  
10、通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線,同軸電纜或光纖等;  
11、CAN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,有極高的性價比。

RS485接口標(biāo)準(zhǔn)特點:
1、RS-485的電氣特性:邏輯"1"以兩線間的電壓差為+(2-6)V表示;邏輯"0"以兩線間的電壓差為-(2-6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了,就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。
2、RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps
3、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。
4、RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺,實際上可達(dá) 3000米,另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發(fā)器,即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。但RS-485總線上任何時候只能有一發(fā)送器發(fā)送。
5、因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上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。 
6、因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò),一般只需二根連線,所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。

CAN總線與RS485的比較:

1、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。但是在低速時CAN以5Kbit/S時,距離可達(dá)10KM,而485再低的速率也只能到1219米左右(都無中繼)。可見CAN在長距離的傳輸上擁有絕對的優(yōu)勢。

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(jī),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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)行檢測,如果自身錯誤超過128個,就自動閉鎖。保護(hù)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CPU程序跑飛了,它的控制器自動閉鎖。保護(hù)總線。所以在安全性要求高的網(wǎng)路,CAN是很強的。

4、價格與培訓(xùn)成本:CAN器件的價格大約是485的2倍這樣,485的通訊從軟件上是很方便的,只要懂串行通訊,就可以編程,而CAN需要底層工程師了解CAN復(fù)雜的層,編寫上位機(jī)軟件也要了解CAN的協(xié)議。可謂培訓(xùn)成本較高。

5、CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài),CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)系統(tǒng)有錯誤,出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時,導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路,從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響,從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中,因個別節(jié)點出現(xiàn)問題,使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。

6、CAN具有完善的通信協(xié)議,可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn),從而大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS-485所無法比擬的。

 

     總:另外CAN總線還具備故障界定功能,可自動關(guān)閉故障節(jié)點輸出,絕不影響整條總線上其它節(jié)點的正常通訊,而RS485只要總線上有一個接點出現(xiàn)故障,則會導(dǎo)致整條總線上其它節(jié)點不能通訊。
通過對比很顯然地可以看出來:CAN-BUS總線在系統(tǒng)通訊上比485總線系統(tǒng)有非常大的優(yōu)勢,CAN-BUS適用與大型公建類項目,而485由于其自身的總線特性,無法支撐起大型系統(tǒng),否則容易導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。
現(xiàn)在智能照明行業(yè)很多廠家都知道485通訊總線的劣勢所在,但是基于成本考慮還是會堅持使用485系統(tǒng)的智能照明控制系統(tǒng),所以他們的通常做法就是把485的通訊方式杜撰為自己命名的系統(tǒng)來掩蓋自己是使用485系統(tǒng)的,如EDX,DMX-512,HD-BUS,甚至出現(xiàn)L-BUS,K-BUS等系統(tǒng),這里也希望用戶加以區(qū)分辨別標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通訊總線。
    那么如何辨別485系統(tǒng)呢?

第一,不管是命名為哪種型號的產(chǎn)品,它里面的芯片都是485芯片,用戶可以通過查看產(chǎn)品芯片的方式查證;

第二,485總線通訊總線智能照明控制系統(tǒng)必須使用主機(jī),缺少主機(jī)則不能工作,如CAN-BUS可以直接通過面板控制繼電器實現(xiàn)本地控制,而485總線系統(tǒng)則需要經(jīng)過主機(jī)中轉(zhuǎn)收發(fā)信號才能實現(xiàn)本地控制;

第三,485總線的通訊距離實際使用不超過200米(CAN-BUS可以達(dá)到1500米),超過200米則需要加相應(yīng)的放大器或耦合器實現(xiàn)總線距離延長。具體辨別的方法還很多,用戶也可以參閱相關(guān)資料。
注:本表格數(shù)據(jù)全部來自通訊行業(yè)相關(guān)資料,用戶如有異議,可咨詢相關(guān)資料查證。

    

比較項目

RS485

CAN總線

CAN總線的優(yōu)勢

通訊方式

半雙工輪詢

中斷

RS485采用輪詢通訊方式,屬于被動傳輸,通訊速度慢,CAN采用中斷方式,屬主動傳輸,速度快。

最大傳輸速度

10Mbit/s

(距離12M)

1Mbit/s

(距離40M


最大傳輸距離

1.2KM

(速率9600Kbs)

10KM

(速率5Kbs)

CAN總線最遠(yuǎn)可傳輸10KM(速率5Kbit/s以下)

最大驅(qū)動器數(shù)量

32/每條總線

110/每條總線

CAN每條總線可用智能網(wǎng)橋擴(kuò)展再110個,即每條總線最多可帶220各節(jié)點。采用四口接口卡,每條CAN總線可帶220個節(jié)點,每個接口卡可帶880個節(jié)點,如采用兩個接口卡,則共可帶1760個節(jié)點。

通訊實時性

快(137μs

CAN總線采用短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),傳輸速度高,受干擾概率低,實時性高。

仲裁機(jī)制

CAN總線采用非破壞性總線仲裁技術(shù),極好地解決了總線沖突,尤其是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況,而RS485網(wǎng)絡(luò)則可能會經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

使用核心芯片

485芯片

CAN芯片

CAN芯片具有更高的性價比,成本也遠(yuǎn)高于485芯片

組網(wǎng)設(shè)備數(shù)量

CAN總線采用PCI接口卡和少量CAN智能網(wǎng)橋即可組成龐大的現(xiàn)場總線局域網(wǎng),而TCP/IP必須采用大量路由器、交換機(jī)。

抗干擾能力

很好

CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施,保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。


CAN智能照明控制系統(tǒng)


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