RS485升級后的CANbus總線應用方案
RS-485簡述
電子產(chǎn)業(yè)協(xié)會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(chǎn)生的。RS-485只規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應用層通訊協(xié)議。因而在當時看來是一種相對經(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。
在過往的20年的時間里，建議性標準RS-485 作為一種多點差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，被應用在很多不同的領域，作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。目前，在我國應用的現(xiàn)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(fā)機構廣泛使用的數(shù)據(jù)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(fā)展，RS-485的總線效率低、系統(tǒng)的實時性差、通訊的可靠性低、后期維護本錢高、網(wǎng)絡工程調(diào)試復雜、傳輸間隔不理想、單總線可掛接的節(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(yè)界最有前途的現(xiàn)場總線之一。
據(jù)CIA統(tǒng)計2001年，僅在歐洲就銷售了超過1億個CAN-bus節(jié)點，幾乎淘汰了所有的RS-485系統(tǒng)。但在國內(nèi)基于歷史或者其他的原因，大多數(shù)的廠商、工程師在設計產(chǎn)品、工程立項時第一想到的是應用RS-485總線系統(tǒng)，這不能不說是一種遺憾。所以在國內(nèi)的RS-485總線，仍然會有一段生命周期。
在此，提出RS-485網(wǎng)絡升級方案，用以拋磚引玉，期越來越多的工程師、生產(chǎn)廠商加進到更先進CAN-bus總線行業(yè)。
解決方案
RS-485總線網(wǎng)絡與CAN-bus總線網(wǎng)絡的互聯(lián)
CAN-bus總線網(wǎng)絡完全替換RS-485總線網(wǎng)絡
RS-485\CAN-bus優(yōu)缺點比較
通過上表比較可知，RS-485網(wǎng)絡除了硬件本錢、開發(fā)難度比CAN-bus網(wǎng)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(fā)CAN-bus總線提供具體的方案。在產(chǎn)品更新速度特別快的今天，假如將產(chǎn)品的上市時間、產(chǎn)品的后期維護、軟件開發(fā)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(wǎng)絡與CAN-bus總線網(wǎng)絡的互聯(lián)
一下子完全放棄RS-485網(wǎng)絡系統(tǒng)有困難的，尤其是在已經(jīng)具有現(xiàn)成的硬件網(wǎng)絡中。因此，可以考慮一種折衷的、暫時的方法，就是在保存現(xiàn)有RS-485 系統(tǒng)硬件結(jié)構的基礎上，添加一個CAN-bus接口。這里，可以選擇CAN485智能轉(zhuǎn)換器，來實現(xiàn)RS-485網(wǎng)絡與CAN網(wǎng)絡的互聯(lián)。
CAN-bus總線網(wǎng)絡完全替換RS-485總線網(wǎng)絡
對于系統(tǒng)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(tǒng)，來構建一個新的CAN-bus系統(tǒng)。
構建CAN-bus系統(tǒng)需要考慮網(wǎng)絡布局、節(jié)點電路的設計、開發(fā)工具的選擇等。
網(wǎng)絡布局
基于CAN-bus與RS-485在電氣特性、網(wǎng)絡拓撲、傳播媒體等有太多相似的地方，所以CAN-bus網(wǎng)絡替換RS-485網(wǎng)絡是非常方便、節(jié)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(wǎng)絡連接圖
從上圖比較可知，CAN與RS-485的網(wǎng)絡拓撲一般都采用終端匹配的總線型結(jié)構，而且也都沒有規(guī)定總線電纜的機械和材料參數(shù)。假如RS-485的傳播媒體是光纖，那么原有的網(wǎng)絡布局不需要作任何的改動(包括網(wǎng)線)，只需要用CAN節(jié)點來替換RS-485節(jié)點即可;但是假如是應用雙絞線(屏蔽或不屏蔽)則CAN網(wǎng)絡必須要滿足如表5-1所示的物理媒體參數(shù)。 假如舊的RS-485網(wǎng)絡的雙絞線(屏蔽或不屏蔽)不符合表中的參數(shù)，為了獲得最佳的系統(tǒng)性能，那只有重新展設網(wǎng)絡電纜，并用CAN節(jié)點來替換 RS-485節(jié)點。
實際的RS-485系統(tǒng)中，大多數(shù)雙絞線的阻抗特性在102Ω至120Ω之間，假如系統(tǒng)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)絡電纜，要留意網(wǎng)絡兩真?zhèn)€終端電阻值為120Ω左右。
表5-1 符合CAN網(wǎng)絡的雙線(屏蔽或不屏蔽)的物理媒體參數(shù)
