485与can协议的区别

1．引言

1986年2月，Robert Bosch公司在SAE 汽车工程协会大会上介绍了一种新型的串行总线CAN控制器局域网，那是CAN 诞生的时刻。今天在欧洲几乎每一辆新客车均装配有CAN 局域网，同样CAN也用于其他类型的交通工具从火车到轮船或者用于工业控制。CAN 已经成为全球范围内最重要的总线之一，甚至领导着串行总线，在1999年接近6 千万个CAN 控制器投入应用，2000年市场销售超过1 亿个CAN 器件。但在国内，基于历史或者其他的原因，大多数的厂商工程师在设计产品工程立项时，第一想到的是应用RS-485总线系统。但是，随着社会的发展，对计算机控制要求越来越高，现场应用的条件越来越复杂，所以，CAN网络总线替代RS-485网络总线将成为历史的必然趋势。

2．RS-485和CAN网络总线性能比较

RS-485是一种半双工、全双工异步通信总线，是为弥补RS-232 通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485只规定了平衡驱动器和接收器的电气特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议，因而在当时看来是一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输距离远和宽共模范围的平台。RS-485总线上只能有一个主机，往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。但是，CAN-bus 是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率、高抗电磁干扰性而且能够检测出产生的任何错误。CAN- bus总线在通信能力可靠性、实时性、灵活性、易用性、传输距离远、成本低等方面有着明显的优势，成为业界最有前途的现场总线之一。RS-485与CAN总线性能比较见表1：

通过表1比较可知：RS-485 网络除了硬件成本开发难度比CAN-bus 网络稍具优势外，其他性能方面都没有可比性。在产品更新速度特别快的今天，如果将产品的上市时间产品的后期维护、软件开发难度等计算在一起，RS-485 的硬件成本优势也变得不十分明显，因而用CAN 总线取代R S-485 总线是一种比较彻底的方案。

特性RS-485 CAN-bus

成本低廉稍高，多20-30元/节点

总线利用率低高

网络特性单主节点多主节点

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瘫痪无任何影响

通讯距离<1.5Km 可达10Km（5Kbps）

网络调试困难容易

开发难度简单需要一定的技术基础

后期维护成本很高低

表1：RS-485与CAN-bus 优缺点比较

3. RS 485 总线网络与CAN-bus 总线网络的互联

一下子完全放弃RS-485 网络系统有困难的，尤其是在已经具有现成的硬件网络中。因此可以考虑一种折衷的、暂时的方法，就是在保留现有RS-485 系统硬件结构的基础上，添加一个CAN-bus 接口。这里，可以选择CAN485 智能转换器来实现RS-485 网络与CAN 网络的互联。CAN48 5 智能CAN 转换器用于实现CAN 总线接口和RS-485 总线接口之间的转换，可以很方便的使用在采用RS-485 接口的主机或从机(如现场控制单元智能网络节点等)，这样，不需要改变已有的硬件结构即可使得设备获得CAN 的接口，实现基于CAN 网的网络数据和命令的传输，也可用于连接C AN 网络和RS-485 网络解决了不同网络终端设备的互连问题，适用于原有RS-485 网络到CAN 网络升级。-

如图1所示，利用CAN485智能CAN 转化器，实现了RS-485 网络CAN-bus 网络的数据互换。但是作为一种过渡性的方案，系统性能受限于RS-485 网络，并不能充分体现CAN-bus 系统优越的性能。该方案仅仅适合那些在新旧系统并存、性能要求不高、新系统与旧系统有相同运行机制的地方。

插图1 CAN485 智能转换器应用图示

4．CAN-bus总线网络完全替代RS-485总线网络

对于系统性能实时性、可靠性要求高的场合，可以考虑完全摒弃RS-485 系统来构建一个新的CAN-bus 系统。构建CAN bus 系统需要考虑网络布局、节点电路的设计等。

4 .1 CAN-bus总线网络布局

于CAN-bus与RS-485在电气特性、网络拓扑、传播媒体等有太多相似的地方,所以CAN-bus网络替换RS-485 网络是非常方便节省成本的。图2和图3分别为CAN-bus和RS-485 的电气连接图。

插图2 CAN-bus的电气连接图

插图3 RS-485典型的二线制网络连接图

从上图比较可知CAN与RS-485的网络拓扑一般都采用终端匹配的总线型结构，而且也都没有规定总线电缆的机械和材料参数。如果RS-485 的传播媒体是光纤，那么原有的网络布局不需要作任何改动（包括网线），只需要用CAN节点来替换RS-485节点即可；但是如果是应用双绞线（屏蔽或不屏蔽），则CAN网络必须要满足如表2所示的物理媒体参数。如果旧的RS-485网络的双绞线（屏蔽或不屏蔽）不符合表中的参数，为了获得最佳的系统性能，那只有重新铺设网络电缆，并用C AN节点来替换RS-485 节点。实际的RS-485系统中，大多数双绞线的阻抗特性在102至120之间。如果系统中应用的波特率不是很高、传输距离不是很远，则可以保留原有的网络电缆，要注意网络两端的终端电阻值为120左右。

参数标志单位最小值标称值最大值条件

阻抗Z

108 120 132 单线之间

与长度有关的电阻r

70

规定线延迟ns/m

0 5 位时间＋接收、发送延迟

表2 符合CAN 网络的双线屏蔽或不屏蔽的物理媒体参数

4 .2 CAN-bus 总线节点设计

任何CAN 节点至少要包括微控制器（MCU）、CAN 协议控制器、CAN 收发器三部分。随着CAN技术的普及，CAN 器件的种类也越来越丰富，有许多的MCU 、DSP 中都集成了CAN 协议控制器，根据不同的需要可以选择不同的器件。如果有特别的需要，在CAN 收发器与总线之间或者是CAN 协议控制器与CAN 收发器之间加入光电隔离，以提高系统的抗干扰能力。对于节点性能要求比较高的场合，CAN-bus 部分选择独立的CAN 控制器SJA1000，微处理器则可以灵活选择各种高速器件如高速51 、ARM 、DSP 、PowerPC X86 等以适应不同的应用环境。图4 描述了P8 7C52X2在CAN-bus 节点中的经典应用。