CAN總線和RS485總線的特性對(duì)比和應(yīng)用

（一）CAN總線特點(diǎn)

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network， CAN）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車(chē)電子產(chǎn)品著稱(chēng)的德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)了的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898）。是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專(zhuān)為大型貨車(chē)和重工機(jī)械車(chē)輛設(shè)計(jì)的J1939協(xié)議。近年來(lái)，其所具有的高可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測(cè)能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動(dòng)大的工業(yè)環(huán)境。

特點(diǎn)：

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；

（二）RS485總線特點(diǎn)

RS-485采用半雙工工作方式，支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。rs-485總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)。即采用一條總線將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mv的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。有些RS-485收發(fā)器修改輸入阻抗以便允許將多達(dá)8倍以上的節(jié)點(diǎn)數(shù)連接到相同總線。RS-485最常見(jiàn)的應(yīng)用是在工業(yè)環(huán)境下可編程邏輯控制器內(nèi)部之間的通信。

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。

（三）CAN總線和RS485總線應(yīng)用

以往，PC與智能設(shè)備通訊多借助RS232、RS485、以太網(wǎng)等方式，主要取決于設(shè)備的接口規(guī)范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問(wèn)，就必須自己編寫(xiě)通訊應(yīng)用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實(shí)現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設(shè)備類(lèi)型，程序不具備通用性。

在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過(guò)2臺(tái)，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想互通信息只有通過(guò)“主（Master）”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)主設(shè)備通常是PC，而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個(gè)主設(shè)備，其余全部是從（Slave）設(shè)備。而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測(cè)、鏈路維護(hù)等問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備自動(dòng)成網(wǎng)，無(wú)主/從設(shè)備之分或允許多主存在。在同一個(gè)層次上不同廠家的產(chǎn)品可以互換，設(shè)備之間具有互操作性。

現(xiàn)在的總線格式很多，CAN相對(duì)于其他的總線有什么特點(diǎn)？首先，就比較一下大家耳熟能詳?shù)?85總線， 485總線只是一種電平標(biāo)準(zhǔn)，并不是什么新的協(xié)議，與232差不多，當(dāng)然這么說(shuō)不是很恰當(dāng)，但是有助于大家理解。

（四）CAN總線 PK RS485總線

CAN（Controller Area Network）屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之目前RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：

1）CAN控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)（取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符）采用無(wú)損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁方式競(jìng)爭(zhēng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點(diǎn)使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性較差。

2）CAN總線通過(guò)CAN控制器接口芯片82C250的兩個(gè)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(huì)出現(xiàn)像在RS-485網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤，出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響，從而保證不會(huì)出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個(gè)別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。

3）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(lái)實(shí)現(xiàn)，從而大大降低了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期，這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS-485所無(wú)法比擬的。

（五）RS-485與CAN-bus的特性對(duì)比

審核編輯：郭婷