RS485与CAN总线的区别与故障

发布 2019-06-13 18:50:17 阅读 7976

can总线与rs485的比较。

最近一个项目总体方案设计为分布式系统,于是在通讯上纠结于can总线还是rs485。因此在网上搜索一些了一些关于rs485和can总线的资料,除进一步认识rs485通讯特点外,认识了can总线的特点及其与rs485的比较,总结如下:

can总线特点:

1、国际标准的工业级现场总线,传输可靠,实时性高;

2、传输距离远(最远10km),传输速率快(最高1mhz bps);

3、单条总线最多可接110个节点,并可方便的扩充节点数;

4、多主结构,各节点的地位平等,方便区域组网,总线利用率高;

5、实时性高,非破坏总线仲裁技术,优先级高的节点无延时;

6、出错的can节点会自动关闭并切断和总线的联系,不影响总线的通讯;

7、报文为短帧结构并有硬件crc校验,受干扰概率小,数据出错率极低;

8、自动检测报文发送成功与否,可硬件自动重发,传输可靠性很高;

9、硬件报文滤波功能,只接收必要信息,减轻cpu负担,简化软件编制;

10、通讯介质可用普通的双绞线,同轴电缆或光纤等;

11、can总线系统结构简单,有极高的性价比。

rs485接口标准特点:

1) rs-485的电气特性:逻辑"1"以两线间的电压差为+(2-6)v表示;逻辑"0"以两线间的电压差为-(2-6)v表示。接口信号电平比rs-232-c降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与ttl电平兼容,可方便与ttl 电路连接。

2) rs-485的数据最高传输速率为10mbps

3) rs-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好。

4) rs-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达 3000米,另外rs-232-c 接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而rs-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的rs-485接口方便地建立起设备网络。

但rs-485总线上任何时候只能有一发送器发送。

5) 因rs-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。

6) 因为rs485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,所以rs485接口均采用屏蔽双绞线传输。

can总线与rs485的比较:

1.速度与距离:can与rs485以1mbit/s的高速率传输的距离都不超过100m,可谓高速上的距离差不多。但是在低速时can以5kbit/s时,距离可达10km,而485再低的速率也只能到1219米左右(都无中继)。

可见can在长距离的传输上拥有绝对的优势。

2.总线利用率:rs485是单主从结构,就是一个总线上只能有一台主机,通讯都由它发起的,它没有下命令,下面的节点不能发送,而且要发完即答,受到答复后,主机才向下一个节点询问,这样是为了防止多个节点向总线发送数据,而造成数据错乱。而can-bus是多主从结构,每个节点都有can控制器,多个节点发送时,以发送的id号自动进行仲裁,这样就可以实现总线数据不错乱,而且一个节点发完,另一个节点可以探测到总线空闲,而马上发送,这样省去了主机的询问,提高了总线利用率,增强了快速性。

所以在汽车等实性要求高的系统,都是用can总线,或者其他类似的总线。

3.错误检测机制,rs485只规定了物理层,而没有数据链路层,所以它对错误是无法识别的,除非一些短路等物理错误。这样容易造成一个节点破坏了,拼命向总线发数据(一直发1),这样造成整个总线瘫痪。所以rs485一旦坏一个节点,这个总线网络都挂。

而can总线有can控制器,可以对总线任何错误进行检测,如果自身错误超过128个,就自动闭锁。保护总线。如果检测到其他节点错误或者自身错误,都会向总线发送错误帧,来提示其他节点,这个数据是错误的。

大家小心。这样can总线一旦有一个节点cpu程序跑飞了,它的控制器自动闭锁。保护总线。

所以在安全性要求高的网路,can是很强的。

4.**与培训成本:can器件的**大约是485的2倍这样,485的通讯从软件上是很方便的,只要懂串行通讯,就可以编程,而can需要底层工程师了解can复杂的层,编写上位机软件也要了解can的协议。可谓培训成本较高。

5.can总线通过can控制器接口芯片82c250的两个输出端canh和canl与物理总线相连,而canh端的状态只能是高电平或悬浮状态,canl端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在rs-485网络中,当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且can节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”状态。

6.can具有完善的通信协议,可由can控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低了系统的开发难度,缩短了开发周期,这些是只仅仅有电气协议的rs-485所无法比拟的。

特性 rs-485 can-bus

单点成本低廉稍高。

系统成本高较低。

总线利用率低高。

网络特性单主网络多主网络。

数据传输率低高。

容错机制无可靠的错误处理和检错机制。

通讯失败率高极低。

节点错误的影响导致整个网络的瘫痪无任何影响。

通讯距离 <1.5km 可达10km(5kbps)

网络调试困难非常容易。

开发难度标准modbus协议标准can-bus协议。

后期维护成本高低。

485总线布线规范及常见故障调试。

485总线由于其布线简单,稳定可靠从而广泛的应用于**监控,门禁对讲,楼宇报警等各个领域中。但是,在485总线布线过程中,由于很多模糊不清的概念导致出现很多问题。现在将一些容易出错的地方总结一下。

1.485信号线避免和强电电源线一同走线。

在实际施工当中,由于走线都是通过管线走的,施工方有的时候为了图方便,直接将485信号线和电源线绑在一起,由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰,导致485信号不稳定,从而导致通信不稳定。

2.485信号线最好用双绞线或屏蔽线作为布线。

485信号线也可以使用平行线或非屏蔽线作为布线,但外界对其干扰影响较大,传输效果较差,所以不建议使用平行线或非屏蔽线。这是因为485信号是利用差模传输的,即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰,使用双绞线进行485信号传输的时候,由于其双绞,干扰对于485+,485-的干扰效果都是一样的,那电压差依然是不变的,对于485信号的干扰缩到了最小。

同样的道理,如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话,外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。.

选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。由于原材料****,导致现在市场上的线材鱼龙混杂,有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线,在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法:

看网线截面,如果是黄色的话,就是铜丝,如为白色,则是用合金以次充好。合金一般比较脆,容易断,而且导电性远不如铜丝,很容易在工程施工中造成问题。线材一般建议选择标准的485线,其为屏蔽双绞线,传输线不是像网线那样为单股的铜丝,而是多股铜丝绞在一起形成一根线,这样即使某根小铜丝断掉,也不会影响整个传输线的使用。

3. 485布线规范是必须要手牵手的布线。

一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接,很容易造。

成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中,使用了星型接线和树形接线,有的时候整个系统非常稳定,但是有的时候则总是出现问题,又很难查找原因,一般都是由于不规范布线所引起的。

4.485总线必须要接地。

在很多技术文档中,都提到485总线必须要接地,但是没有详细的提出如何接地。

严格的说,485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地,不能多点接地,因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致,防止共模干扰,如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触,从而保证电压一致,因为在实际施工中,为了接线方便,将线剪成多段再连接,但是没有将屏蔽线作良好的连接,从而使得其地线分成了多段,电压不能保持一致,导致共模干扰。

485总线容易出现故障的情况及排除这些故障的方法:

1.由于485信号使用的是一对非平衡差分信号,意味485网络中的每一个设备都必须通过。

一个信号回路连接到地,以减少数据线上的噪音,所以数据线最好由双绞线组成,并且在外面加上屏蔽层作为地线,将485网络中485设备连接起来,并且在一个点可靠接地。

2.在工业现场当中,现场情况非常复杂,各个节点之间存在很高的共模电压,485接口使。

用的是差分传输方式,有抗共模干扰能力,但是当共模电压大于+12v或者小于-9v时,超过485接收器的极限接收电压。接收器就无法工作,甚至可能会烧毁芯片和一起设备。

3.485总线随着传输距离的延长,会产生回波反射信号,如果485总线的传输距离如果超。

过100米,建议施工时在485通讯的开始端和结束端120欧姆的终端电阻。

4.485总线中485节点要尽量减少与主干之间的距离,一般建议485总线采用手牵手的总。

线拓扑结构。星型结构会产生反射信号,影响485通信质量。

5.影响485总线的负载能力的因素:通讯距离,线材的品质,波特率,转换器供电能力,485设备的防雷保护,485芯片的选择。

如果485总线上的485设备比较多的话,建议使用带有电源的485转换器,无源型的485转换器由于时从串口窃电,供电能力不是很足,负载能力不够。选用好的线材,如有可能使用尽可能低的波特率,选择高负载能力的485芯片,都可以提高485总线的负载能力。485设备的防雷保护中的防雷管会吸收电压,导致485总线负载能力降低,去掉防雷保护可以提高485总线负载能力。

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