RS485升級后的CANbus總線(xiàn)應用方案

RS-485簡(jiǎn)述

電子產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )EIA 于1983 年制訂并發(fā)布RS-485 標準，并經(jīng)TIA—通訊產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )修訂后命名為T(mén)IA/EIA-485-A，習慣地稱(chēng)之為RS-485。RS-485是為彌補RS-232 通訊間隔短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。RS-485只規定了平衡驅動(dòng)器和接收器的電特性，而沒(méi)有規定接插件、傳輸電纜和應用層通訊協(xié)議。因而在當時(shí)看來(lái)是一種相對經(jīng)濟、具有相當高噪聲抑制、相對高的傳輸速率、傳輸間隔遠和寬共模范圍的通訊平臺。

在過(guò)往的20年的時(shí)間里，建議性標準RS-485 作為一種多點(diǎn)差分數據傳輸的電氣規范，被應用在很多不同的領(lǐng)域，作為數據傳輸鏈路。目前，在我國應用的現場(chǎng)總線(xiàn)中，RS-485半雙工、全雙工異步通訊總線(xiàn)也是被各個(gè)研發(fā)機構廣泛使用的數據通訊總線(xiàn)。但是基于在RS-485總線(xiàn)上只能有一個(gè)主機的特點(diǎn)，它往往應用在集中控制關(guān)鍵與分散控制單元之間。

由于RS-485總線(xiàn)本身存在的很多局限性，隨著(zhù)科技的發(fā)展，RS-485的總線(xiàn)效率低、系統的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、后期維護本錢(qián)高、網(wǎng)絡(luò )工程調試復雜、傳輸間隔不理想、單總線(xiàn)可掛接的節點(diǎn)少、應用不靈活等缺點(diǎn)慢慢的暴露出來(lái)。固然很多工程師、生產(chǎn)廠(chǎng)商等提出了改進(jìn)的方法和建議，但都不能從根本上解決RS-485這些先天性的題目。于是應用RS-485的生產(chǎn)廠(chǎng)商開(kāi)始尋求一種更好的、更徹底的解決方案。

CAN-bus總線(xiàn)在通訊能力、可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸間隔遠、本錢(qián)低等方面有著(zhù)明顯的上風(fēng)，成為業(yè)界最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。

據CIA統計2001年，僅在歐洲就銷(xiāo)售了超過(guò)1億個(gè)CAN-bus節點(diǎn)，幾乎淘汰了所有的RS-485系統。但在國內基于歷史或者其他的原因，大多數的廠(chǎng)商、工程師在設計產(chǎn)品、工程立項時(shí)第一想到的是應用RS-485總線(xiàn)系統，這不能不說(shuō)是一種遺憾。所以在國內的RS-485總線(xiàn)，仍然會(huì )有一段生命周期。

在此，提出RS-485網(wǎng)絡(luò )升級方案，用以?huà)伌u引玉，期越來(lái)越多的工程師、生產(chǎn)廠(chǎng)商加進(jìn)到更先進(jìn)CAN-bus總線(xiàn)行業(yè)。

解決方案

RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與CAN-bus總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)

CAN-bus總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )完全替換RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

RS-485CAN-bus優(yōu)缺點(diǎn)比較

通過(guò)上表比較可知，RS-485網(wǎng)絡(luò )除了硬件本錢(qián)、開(kāi)發(fā)難度比CAN-bus網(wǎng)絡(luò )稍具上風(fēng)外，其他性能方面都沒(méi)有可比性。周立功公司具有非常周到的CAN-bus技術(shù)支持，為客戶(hù)開(kāi)發(fā)CAN-bus總線(xiàn)提供具體的方案。在產(chǎn)品更新速度特別快的今天，假如將產(chǎn)品的上市時(shí)間、產(chǎn)品的后期維護、軟件開(kāi)發(fā)難度等計算在一起，RS-485的硬件本錢(qián)上風(fēng)也變得不十分明顯。因而用CAN總線(xiàn)取代RS-485總線(xiàn)是一種比較徹底的方案。

RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與CAN-bus總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)

一下子完全放棄RS-485網(wǎng)絡(luò )系統有困難的，尤其是在已經(jīng)具有現成的硬件網(wǎng)絡(luò )中。因此，可以考慮一種折衷的、暫時(shí)的方法，就是在保存現有RS-485 系統硬件結構的基礎上，添加一個(gè)CAN-bus接口。這里，可以選擇CAN485智能轉換器，來(lái)實(shí)現RS-485網(wǎng)絡(luò )與CAN網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)。

CAN-bus總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )完全替換RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

對于系統性能、實(shí)時(shí)性、可靠性要求高的場(chǎng)合可以考慮完全摒棄RS-485系統，來(lái)構建一個(gè)新的CAN-bus系統。

構建CAN-bus系統需要考慮網(wǎng)絡(luò )布局、節點(diǎn)電路的設計、開(kāi)發(fā)工具的選擇等。

網(wǎng)絡(luò )布局

基于CAN-bus與RS-485在電氣特性、網(wǎng)絡(luò )拓撲、傳播媒體等有太多相似的地方，所以CAN-bus網(wǎng)絡(luò )替換RS-485網(wǎng)絡(luò )是非常方便、節省本錢(qián)的。圖5-1和圖5-2分別為CAN-bus和RS-485建議的電氣連接圖。

圖5-1 　CAN-bus建議的電氣連接圖

圖5-2 　RS-485典型的2線(xiàn)制網(wǎng)絡(luò )連接圖

從上圖比較可知，CAN與RS-485的網(wǎng)絡(luò )拓撲一般都采用終端匹配的總線(xiàn)型結構，而且也都沒(méi)有規定總線(xiàn)電纜的機械和材料參數。假如RS-485的傳播媒體是光纖，那么原有的網(wǎng)絡(luò )布局不需要作任何的改動(dòng)(包括網(wǎng)線(xiàn))，只需要用CAN節點(diǎn)來(lái)替換RS-485節點(diǎn)即可;但是假如是應用雙絞線(xiàn)(屏蔽或不屏蔽)則CAN網(wǎng)絡(luò )必須要滿(mǎn)足如表5-1所示的物理媒體參數。 假如舊的RS-485網(wǎng)絡(luò )的雙絞線(xiàn)(屏蔽或不屏蔽)不符合表中的參數，為了獲得最佳的系統性能，那只有重新展設網(wǎng)絡(luò )電纜，并用CAN節點(diǎn)來(lái)替換 RS-485節點(diǎn)。

實(shí)際的RS-485系統中，大多數雙絞線(xiàn)的阻抗特性在102Ω至120Ω之間，假如系統中應用的波特率不是很高、傳輸間隔不是很遠，則可以保存原有的網(wǎng)絡(luò )電纜，要留意網(wǎng)絡(luò )兩真個(gè)終端電阻值為120Ω左右。

表5-1 　符合CAN網(wǎng)絡(luò )的雙線(xiàn)(屏蔽或不屏蔽)的物理媒體參數