CAN总线特点及其与RS485总线性能比较

维普资讯 http://www.cqvip.com 暑｜霉匝　文０史延春（哈尔滨无线电通信技术开发公司）　梁军（哈尔滨工业大学测控研究所）　Ｃ　ＡＮ总线特点及其与ＲＳ　４　８　５总线性能比较　摘要：本文在论述ｃＡＮ总线通信特点的　基础上，比较了ＣＡＮ总线通信与Ｒｓ４８５总线　通信的性能差异。由分析可见，ｃ　Ａ　Ｎ总线　　由于Ｒ　ｓ一４　８　５通信网络本身所具有的一　总线的节点在错误严重时能够自动关闭，些缺陷，使得它面对以上问题时不能给出　以保证总线上其它节点的操作不受影响。　一个很好的解决方案。这些不足主要表现　计　２．ｃ　Ａ　Ｎ网络具备良好的可靠性设　Ｃ　Ａ　Ｎ的通信控制器工作于多主方式，　网络除了具有Ｒ　Ｓ一４　８　５的一切优点之外，　它的数据通信还具有突出的可靠性、实时　性强、抗干扰性好和组网方式灵活的优　在以下几个方面：　１．系统故障隔离能力差　Ｒｓ一４　８　５是一种半双工的电气协议，　点，因而非常适合于构建复杂现场的实时　测控网络。　关键词：ＣＡＮ总线；Ｒｓ４８　５总线　传播介质采用双绞线。当比特流在介质上　传输时，双绞线对上呈现的是一对极性相　反的信号，这样在ＲＳ一４　８　５网络中，在任　网络中的任意节点在任意时刻均可向总线　发送数据而不分主从，这就保证了基于　ｃ　Ａ　Ｎ总线可以构成多主结构或冗余结构　的系统，从而可使系统具有良好的可靠　一．ＣＡＮ总线的特点　ＣＡＮ具有十分优越的特点，这些特性　包括　目前为止唯一具有国际标准的现场　总线；支持多主方式；报文可分成不同的　优先级，报文不包含源地址或目标地址，　仅用标志符来指示功能信息、优先级信　息；非破坏总线仲裁；可实现点对点、一　点对多点及全局广播，无需专门的“调　度”；直接通信距离最远达１　０　ｋ　ｍ（速率　５ｋｂｐｓ）；最高通信速率可达１Ｍｂｐｓ（此时通　信距离最远４０ｍ）；目前节点数可达１ｌ　０个　（主要取决于总线驱动电路）；报文采用短　帧结构，传输时间短，受干扰概率低；采　用Ｃ　Ｒ　Ｃ校验和其他检错措施，具有极好的　检错效果；通信介质可为双绞线．同轴电　缆或光纤，抗干扰能力强；可靠的错误处　理和检错机制，如错误严重的节点可自动　关闭输出功能、发送的信息遭到破坏后可　自动重发，网络具备较高的可靠性；　ＣＡＮ　总线具有较高的性价比…结构简单、器　件容易购置且价格便宜、开发技术容易掌　握；极高的总线利用率。　为促进ＣＡＮ以及ＣＡＮ协议的发展，　ｌ　９　９　２年在欧洲成立了Ｃ　ｉ　Ａ（Ｃ　Ａ　Ｎ　ｉ　ｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）。在ＣｉＡ的努力推广下，ＣＡＮ　技术在汽车电子控制系统、电梯控制系　统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、　船舶运输、航天测控、雷达系统、导航系　统等方面均得到了广泛的应用。现已有　４００多家公司加入了ＣｉＡ，ＣｉＡ已成为全球　应用ＣＡＮ技术的权威。　二、ＣＡＮ总线与ＲＳ４８５总线的性能比较　在工业控制领域，在数据通信上要求　设备间可随意进行数据交换、通信能以广　播方式进行、简单经济的硬件接口、通信　线尽量少、通信距离长、抗干扰能力强、可　靠性高并能自动进行故障识别和自动恢　复。在以往的国内测控领域，由于没有更　好的选择，大多采用Ｒｓ　４　８　５作为通信总　线。　基于ＲＳ　４８　５网络的分布式测控系统　由于具有结构简单、抗干扰能力强、传输　距离远、成本低等优点，而被广泛应用于　各种工业现场。但在构建大型复杂工业现　场的实时测控网络时，我们遇到的主要问　题是必须保证系统具有良好的可靠性、抗　干扰性和实时性，以及足够的通信距离。　９４　意时刻，总线就只能允许其上的一个节点　向总线发送数据。如果总线上的某些节点　发生故障，或者系统上位机的调度出现不　该有的失误，导致多于一个以上的节点同　时向总线发送数据时，就极有可能使总线　呈现短路状态，从而损坏某些节点的Ｒ　ｓ　４　８　５驱动器，导致了故障范围的进一步　扩大。　２．网络系统的总体可靠性低　利用Ｒｓ一４８　５只能构成主从式结构的　通信网络，在这种网络中，一旦主节点出　现故障，就会导致整个系统处于瘫痪状　态，系统的总体可靠性较低。　ＲＳ　４　８　５网络的通讯联络方式为命令　响应型，这使得主站只能以轮询方式获取　各个从站的信息，这就大大降低了总线上　数据传输的效率。在大型系统中，由于底　层测控点数量多，就会造成系统运行过程　中某些节点的故障信息不能及时地被主站　获取，系统的实时响应性较差，在某些实　时性要求较高的场合，系统的这种弱点可　能会造成重大事故。　３．系统上位机的调度及通信软件　的编制较复杂　由于ＲＳ～４８　５只是一种电气协议，它　本身并未提供可靠高效的通信协议的实　现，加之这种网络的工作方式是命令响应　型，因此，为了保证数据通信的准确性和　系统运行的可靠性，就必须编制完善的调　度程序和通信协议，这就增加了系统开发　的难度和开发周期　对于上述问题，ＲＳ一４　８　５网络本身无　法给出良好的解决办法，而新兴的Ｃ　Ａ　Ｎ　总线技术　０使这些问题得到了较好的解　决，其特点如下：　１．系统具有良好的故障隔离能力　Ｃ　Ａ　Ｎ总线的收发接口电路由器件　８２ｃ２５０实现，８２ｃ２５０是通过它的两个输　出端（ＣＡＮＨ和ＣＡＮＬ）与物理总线进行　连接的。按照ｃ　Ａ　Ｎ２．０Ａ规范，在任意时　刻，Ｃ　ＡＮＨ端的电平只能是高电平和悬浮　状态，而ｃＡ　ＮＬ端的电平则只能是低电平　和悬浮状态，Ｃ　Ａ　Ｎ的这种电平特性，使得　即使多个节点同时向总线发送数据，也不　会使总线呈现象Ｒ　ｓ　４　８　５总线那样的短　路状态，从而也就不会把单个节点的故障　“传染”给总线上的其它节点。另外，ｃ　Ａ　Ｎ　性。　３．网络的实时响应性能好　ｃ　Ａ　Ｎ对于传送的信息帧可以设定不　同的优先级，并通过总线仲裁机制使高优　先级的信息能够被优先及时地传送，这就　保证了某些需要实时得到处理的信息能够　及时地被处理。　４．Ｃ　Ａ　Ｎ具有良好的传输防错设计　ｃ　Ａ　Ｎ采用短帧结构，使得数据被传输　的时间短，受干扰的几率低，而且Ｃ　ＡＮ的　每帧信息都有ｃ　Ｒ　ｃ校验及其它检错措施，　保证了数据传输的出错率极低。　５．通讯及调度软件的开发难度大　大降低　Ｃ　Ａ　Ｎ的完善可靠的通信协议主要是　由ｃ　Ａ　Ｎ接口器件实现的，通信联络方式　灵活，这就大大降低了系统通讯及调度软　件的开发难度和工作量，缩短了开发周　期。　６．Ｃ　Ａ　Ｎ总线的通信距离远，通信　速率高　ＣＡＮ总线的通信距离最远可达１　０　ｋｍ　（５　ＫｂＰ　Ｓ以下），其通信速率最高可达１　Ｍｂｐｓ（此时通信距离在４０　Ｉｌｌ以下），这一　特点对构建大型系统极为有利。　三、结论　Ｃ　Ａ　Ｎ作为一种新兴的现场总线技术，　由于其具有的高性能、高可靠性、及独特　的设计，使得它已成为最有前途的现场总　线之一　在美国和欧洲，Ｃ　Ａ　Ｎ已在汽车、　机器人、数控机床、过程监控、医疗器械、　机械制造、传感器等诸多领域得了成功的　应用。与Ｒｓ一４８　５通信网络相比，ｃＡＮ　总线网络除了具有Ｒ　Ｓ～４　８　５的一切优点　之外，它的数据通信还具有突出的可靠　性、实时性和抗干扰性，其组网方式也非　常灵活，因而非常适合于构建复杂现场的　实时测控网络。　参考文献：　［１】邬宽明．ＣＡＮ总线原理和应用系统设计　】．　北京：北京航空航天大学出版社，１　９　９　６．　［２】周凰余，鲁守银，李贻斌，等．ＣＡＮ总线系　统智能节点设计与实现［Ｊ］．微计算机信息，１　９　９　９，　（６）：２５－２７．　［５］高强，董力川，朱宁．嵌入式ＣＡＮ总线控制　系统设计［Ｊ］．自动化技术与应用，２００２，（２）：５５－５４．　［４】陆前锋　基于ＳＪＡ１０００的ＣＡＮ总线智能控制系　统设计［Ｊ］　自动化技术与应用，２００５，（１）：６１—６４