RS485升級后的CANbus總線應用方案

RS-485簡述

電子產業協會EIA 于1983 年制訂并發布RS-485 標準，并經TIA—通訊產業協會修訂后命名為TIA/EIA-485-A，習慣地稱之為RS-485。RS-485是為彌補RS-232 通訊間隔短、速率低等缺點而產生的。RS-485只規定了平衡驅動器和接收器的電特性，而沒有規定接插件、傳輸電纜和應用層通訊協議。因而在當時看來是一種相對經濟、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。

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

由于RS-485總線本身存在的很多局限性，隨著科技的發展，RS-485的總線效率低、系統的實時性差、通訊的可靠性低、后期維護本錢高、網絡工程調試復雜、傳輸間隔不理想、單總線可掛接的節點少、應用不靈活等缺點慢慢的暴露出來。固然很多工程師、生產廠商等提出了改進的方法和建議，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的生產廠商開始尋求一種更好的、更徹底的解決方案。

CAN-bus總線在通訊能力、可靠性、實時性、靈活性、易用性、傳輸間隔遠、本錢低等方面有著明顯的上風，成為業界最有前途的現場總線之一。

據CIA統計2001年，僅在歐洲就銷售了超過1億個CAN-bus節點，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，大多數的廠商、工程師在設計產品、工程立項時第一想到的是應用RS-485總線系統，這不能不說是一種遺憾。所以在國內的RS-485總線，仍然會有一段生命周期。

在此，提出RS-485網絡升級方案，用以拋磚引玉，期越來越多的工程師、生產廠商加進到更先進CAN-bus總線行業。

解決方案

RS-485總線網絡與CAN-bus總線網絡的互聯

CAN-bus總線網絡完全替換RS-485總線網絡

RS-485CAN-bus優缺點比較

通過上表比較可知，RS-485網絡除了硬件本錢、開發難度比CAN-bus網絡稍具上風外，其他性能方面都沒有可比性。周立功公司具有非常周到的CAN-bus技術支持，為客戶開發CAN-bus總線提供具體的方案。在產品更新速度特別快的今天，假如將產品的上市時間、產品的后期維護、軟件開發難度等計算在一起，RS-485的硬件本錢上風也變得不十分明顯。因而用CAN總線取代RS-485總線是一種比較徹底的方案。

RS-485總線網絡與CAN-bus總線網絡的互聯

一下子完全放棄RS-485網絡系統有困難的，尤其是在已經具有現成的硬件網絡中。因此，可以考慮一種折衷的、暫時的方法，就是在保存現有RS-485 系統硬件結構的基礎上，添加一個CAN-bus接口。這里，可以選擇CAN485智能轉換器，來實現RS-485網絡與CAN網絡的互聯。

CAN-bus總線網絡完全替換RS-485總線網絡

對于系統性能、實時性、可靠性要求高的場合可以考慮完全摒棄RS-485系統，來構建一個新的CAN-bus系統。

構建CAN-bus系統需要考慮網絡布局、節點電路的設計、開發工具的選擇等。

網絡布局

基于CAN-bus與RS-485在電氣特性、網絡拓撲、傳播媒體等有太多相似的地方，所以CAN-bus網絡替換RS-485網絡是非常方便、節省本錢的。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線制網絡連接圖

從上圖比較可知，CAN與RS-485的網絡拓撲一般都采用終端匹配的總線型結構，而且也都沒有規定總線電纜的機械和材料參數。假如RS-485的傳播媒體是光纖，那么原有的網絡布局不需要作任何的改動(包括網線)，只需要用CAN節點來替換RS-485節點即可;但是假如是應用雙絞線(屏蔽或不屏蔽)則CAN網絡必須要滿足如表5-1所示的物理媒體參數。 假如舊的RS-485網絡的雙絞線(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，那只有重新展設網絡電纜，并用CAN節點來替換 RS-485節點。

實際的RS-485系統中，大多數雙絞線的阻抗特性在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絡電纜，要留意網絡兩真個終端電阻值為120Ω左右。

表5-1 　符合CAN網絡的雙線(屏蔽或不屏蔽)的物理媒體參數