单位文秘网 2021-10-23 08:15:12 点击: 次
【摘要】现阶段,CAN总线与RS-485总线被越来越多的应用到工业自动化领域中,再加上其结构相对简单以及应用较为方便,因此常被用作网络拓扑结构的应用总线。本文主要结合CAN总线以及RS-485总线,对两条总线之间的特点与性能进行对比和分析。
【关键词】工业自动化;CAN总线;RS-485总线;网络拓扑
当前,随着自动控制技术的不断发展与成熟,控制系统愈来愈完善。众多单机控制系统正逐步向多机联网方向发展,比如:采集数据、门禁以及消防等控制系统等等。而作为工业控制智能化、数字化的典型代表——现场总线技术,也得到长足有效的发展。文章主要结合CAN总线特点,对CAN以及RS-485总线之间的性能及各自特点进行探究与讨论。
一、概念
所谓CAN总线又被称作控制线局域网络。它是现阶段ISO国际标准化之下的串行数据通信协议。从某种程度上讲,现场总线包括CAN,它是一种能够实现实时控制与分布式控制的专用串行通信网络。随着社会经济与发展,现场总线已经逐渐成为当前自动化领域的一项热门技术,因此常被成为自动化领域内部的计算机局域网。严格意义上说,它的出现和发展,为未来实现分布式控制系统之间的数据通信提供了有力支持。
而所谓RS-485总线也是串行总线标准的一种,它常选择使用差分接收以及平衡发送的方式,因此具备一定抑制共模干扰能力。由于受其自身特点影响,通信距离约在几十米至几千米范围内,多使用RS-485总线。
二、CAN总线特点
从本质上讲,CAN总线是多主总线,它的通信介质多为光导纤维以及双绞线还有同轴电缆;它实际通信随度最快可为1MBps;而相应的CAN总线通信接口之中,集成了数据链路层以及CAN协议物理层功能,因此可完成对相应数据的集中成帧处理。
图1 CAN总线图
CAN总线拓扑图如图1所示,通常CAN控制器依据两根线上的实际电位差来对总线电平进行判断。而发送方利用总线电平之间变化,将消息逐一发送给接收方。
在现阶段汽车产业中,为了满足舒适性、方便性、安全性以及低成本要求,开发研制出来面向汽车行业的CAN通信协议。如今,CAN自身高性能以及可靠性逐渐被认同,且被推广应用到航空航天、汽车电子以及自动控制等行业中。
三、RS-485总线特点
当前,RS-485接口是选用差分接收器以及平衡驱动器组合,这种组合抗共模干扰能力相对较强。RS-485最高数据传输速率约是10Mbps,且在总线上同时连接100多个收发器,拥有多站能力。此外,RS-485接口具备较强抗噪声感染性以及长传输距离等优点。
四、CAN总线与RS-485总线的性能、特点比较分析
(1)通信实时性
同以R线为基础架构的分布式控制系统RS-485总线相比较,CAN总线拥有更强的数据通信实时性。一般来讲,CAN控制器分可为多种工作方式,而其网络中相应各节点都可借助总线访问优先权,利用逐位仲裁方式向总线传输数据。此外CAN协议将站地址编码废除,取而代之的是对相关通信数据进行重新编码,这就使得不同节点能够再同一时间可以接收相同数据。应该说,上述这些特点使得整个由CAN总线所组成的网络节点间具备较强的实时数据通信,并在构成冗余结构的同时,有效提高了系统的灵活性以及可靠性。而使用RS-485只能组成主从式结构系统,而其相应通信方式也只能采用主站轮询方式,且系统实时性以及可靠性较差。
(2)速度与距离
若从高速传输距离来讲,CAN总线同RS-485总线的1Mbit/s都超不过100M,所以在高速上距离基本相差无几。但是CAN在低速5Kbit/s时,其实际距离约为10Km,但RS-485在其较低速率时也只是在1219m左右。由此可见,在长距离这方面CAN要占据绝对优势。
(3)总线利用率
RS-485实际是单主从结构,它在总线上只存在一台主机,且其通信多由主机发起,如果主机不发命令,那么下面节点就不会发送,所以通常都需发完即答,在收到答复之后,其主机才可以继续向下个节点进行询问。这样多是为了防止总线上多个阶段同时向总线发送数据,从而造成数据错乱。CAN总线多是主从结构,其节点都有对应的CAN控制器,若多个节点进行同时发送时,则发送出的全部ID号进行自动仲裁,这样就可确保总线数据不会出现错乱。此外,另一个节点可以对总线空闲进行探测,并立刻发送,进而节省了主机总的询问时间,提高了总线整体效率以及快速性。所以现阶段在汽车等部分实用性相对较高系统中,大都选择CAN总线或者是相关类似总线。
(4)错误检测机制
现场总线中,RS-485只对物理层进行了规定,由于不存在数据链路层,因此无法对错误进行正确识别。这就容易导致一个节点出现破坏,若一直向总线发送数据,那么会对整个总线运行带来负面影响,甚至造成瘫痪。因此RS-485总线中一旦出现一个坏点,那么这个总线网络立刻会全部瘫痪。相比之下,CAN总线主要利用CAN收发器中的两个输出端来实现与物理总线相连接,由于CAN总线拥有CAN控制器,因此可对总线任何错误进行检测。因此总的来说,CAN拥有很强的通信协议,从而极大降低了系统开发难度,并有效缩短了开发周期,这些都是RS-485所无法比拟的。
五、总结
本文主要结合CAN总线以及RS-485总线的特点,对两者之间优势进行对比分析,为日后进一步做好CAN总线以及RS-485总线的研究与应用工作,提供了一定理论支持。
参考文献
[1]赵星.汽车电子中CAN总线应用[J].南京工业职业技术学院学报,2006(02).
[2]吴永刚,陈祥辉.基于82527CAN控制器多字节数据通信的解决方法[J].水雷战与舰船防护,2008(03).
[3]张金宏,沈天健,朱世明,李金罡,王庆国,周晓东.基于CAN总线的分布式火灾报警控制系统[J].微计算机信息,2000(06).
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