RS485和CAN總線與以太網比較

1、以太網、CAN 總線、RS485 總線都屬于現場總線范疇，用戶根據不同的場合和應用需求而采用不同的現場總線方式，每種總線有不同的標準特性，通過下列描述了解各種總線的特性以及各種總線優(yōu)缺點。一、RS485 接口標準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。RS-485 的數據最高傳輸速率為 10MbpsRS-485 接口是采用平衡驅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-

2、485 接口的最大傳輸距離標準值為 4000 英尺，實際上可達 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 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備網絡。 但 RS-485 總線上任何時候只能有一發(fā)送器發(fā)送。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。因為 RS485g 口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以 RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。二、CAN 總線接口標準國際標準的工業(yè)級現場

3、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 1MHzbps);單條總線最多可接 110 個節(jié)點，并可方便的擴充節(jié)點數；多主結構，各節(jié)點的地位平等，方便區(qū)域組網，總線利用率高；實時性高，非破壞總線仲裁技術，優(yōu)先級高的節(jié)點無延時；出錯的 CAN?點會自動關閉并切斷和總線的聯系，不影響總線的通訊；報文為短幀結構并有硬件 CRGK 驗，受干擾概率小，數據出錯率極低;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；通訊介質可用普通的雙絞線，同軸電纜或光纖等；CAN 總線系統(tǒng)結構簡單，有極高的性價比。

4、三、工業(yè)以太網的優(yōu)勢及存在問題基于 TCP/IP 的以太網是一種標準開放式的網絡， 由其組成的系統(tǒng)兼容性和互操作性好，資源共享能力強，可以很容易的實現將控制現場的數據與信息系統(tǒng)上的資源共享；數據的傳輸距離長、傳輸速率高；易與 Internet 連接，低成本、易組網，與計算機、服務器的接口十分方便，受到了廣泛的技術支持。以太網采用的是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議（CSMA/CD）,無法保證數據傳輸的實時性要求，是一種非確定性的網絡系統(tǒng)；安全可靠性問題，以太網采用超時重發(fā)機制，單點的故障容易擴散，造成整個網絡系統(tǒng)的癱瘓；對工業(yè)環(huán)境的適應能力問題，目前工業(yè)以太網的魯棒性和抗干擾能力等都是值得關

5、注的問題，很難適應環(huán)境惡劣的工業(yè)現場；本質安全問題，在存在易燃、易爆、有毒等環(huán)境的工業(yè)現場必須要采用安全防爆技術；總線供電問題。在環(huán)境惡劣危險場合，總線供電具有十分重要的意義。四、RS485CAN 總線與以太網的比較1、RS485 總線與 CAN 總線比較速度與距離：CANfRS485 以 1Mbit/S 的高速率傳輸的距離都不超過 100 米，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 10KM而 485 再低的速率也只能到 1219 米左右（都無中繼）。可見 CANS 長距離的傳輸上擁有絕對的優(yōu)勢。以太網百兆無中繼最遠 120米（如使用 AMM 達 30

6、0 米）?？偩€利用率：RS48 腿單主從結構，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)送數據，而造成數據錯亂。而 CAN_bus 和以太網是多主從結構，每個節(jié)點都有 CAN 空制器，多個節(jié)點發(fā)送時，以發(fā)送的 ID 號自動進行仲裁，這樣就可以實現總線數據不錯亂，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。錯誤檢測機制，RS485 只規(guī)

7、定了物理層，而沒有數據鏈路層，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)數據（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，這個總線網絡都掛。 而 CAN 總線有 CAN 空制器， 可以對總線任何錯誤進行檢測，如果自身錯誤超過 128 個，就自動閉鎖。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，這個數據是錯誤的。大家小心。 這樣 CAN 總線一旦有一個節(jié)點 CPUS 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路，CAN1 很強的。價格與培訓成本： CANS 件的

8、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!要底層工程師了解 CANS雜的層，編寫上位機軟件也要了解 CAN 勺協(xié)議?？芍^培訓成本較Hj0CAN總線通過 CAN空制器接口芯片 82C250的兩個輸出端 CANHfDCANLW物理總線相連，而 CAN 第的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CAN 喻只能是低電平或懸浮狀態(tài)。 這就保證不會出現象在 RS-485 網絡中， 當系統(tǒng)有錯誤，出現多節(jié)點同時向總線發(fā)送數據時，導致總線呈現短路，從而損壞某些節(jié)點的現象。而且 CAN?點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作

9、不受影響，從而保證不會出現象在網絡中，因個別節(jié)點出現問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。CANM 有完善的通彳 S 協(xié)議，可由 CAN 空制器芯片及其接口芯片來實現,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。特性RS485CAN單點成本低廉稍高系統(tǒng)成本高較低總線利用率低高網絡特性單主網絡多主網絡數據傳輸率低高容錯機制無可靠的錯誤處理和檢錯機制通訊失敗率高極低節(jié)點錯誤的影響導致整個網絡的癱瘓無任何影響通訊距離1.5KM可達 10KM(5kbps)網絡調試困難非常容易開發(fā)難度標準 Modbus標準 CAN-bus后期維護成本高低2、CAN1 場總

10、線的特點及局限性CAN1 場總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。主要表現在CANfe 多主方式工作；CAN 總線的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級；采用非破壞仲裁技術；報文采用短幀結構，數據出錯率極低；節(jié)點在錯誤嚴重的情況下可自動關閉輸出。CANW 場總線作為一種面向工業(yè)底層控制的通信網絡，其局限性也是顯而易見的。首先，它不能與 Internet 互連，不能實現遠程信息共享。其次，它不易與上位控制機直接接口，現有的 CAN口卡與以太網網卡相比大都價格昂貴。還有，CAN 現場總線無論是其通信距離還是通信速率都無法和以太網相比。3、工業(yè)以太網和 CAN場總線的網絡協(xié)議規(guī)范比較工業(yè)以太網和CAN1場

11、總線的網絡協(xié)議規(guī)范都遵循ISO/OSI參考模型的基本層次結構。工業(yè)以太網采用 IEEE802 參考模型，相當于 OSI 模型的最低兩層,即物理層和數據鏈路層， 其中數據鏈路層包含介質訪問控制子層（MAC 劑邏輯鏈路控制子層 （LLC） 。 CAN場總線的 ISO/OSI 參考模型也是分為兩層，并與工業(yè)以太網的分層結構完全相同，但是二者在各層的物理實現及通信機理上卻有很大的差別。工業(yè)以太網和 CAN場總線的各層在具體網絡協(xié)議實現上的分析比較如下表所示。特性以太網CAN單點成本高稍高系統(tǒng)成本高較低總線利用率高高網絡特性多主網絡多主網絡數據傳輸率高高容錯機制可靠的錯誤處理和檢錯機制可靠的錯誤處理和檢錯機制通訊失敗率低極低節(jié)點錯誤的影響導致整個網絡的癱瘓無任何影響通訊距離1.5KM可達 10KM(5kbps)網絡調試困難非常容易后期維護成本高低多接點通怎 M要中繼Hub 或路由器總線最多 110 個物理層TP5 類線雙絞線編碼同步 NRZ 曼徹斯特編碼NRZ插件RJ45BNCWAGO總線供電無有傳輸速率10-100