CAN通信和RS-485通信都是工业自动化领域常用的两种通信方式。但应用场景的不同,通信方式的选择也会不同。故选择合适的通信方式,是决定一款产品是否得到市场认可的关键因素之一。
CAN通信
CAN协议经过ISO标准化后,根据传输速度的不同分成两类:ISO11898-2(高速)和ISO11898-3(低速)。CAN通信实现需要CAN控制器和CAN收发器。目前市场有两种主流的方案:
- 将MCU和CAN控制器集成在一起,外接CAN收发器;
- CAN控制器和CAN收发器都采用外接的形式,其工作框图如图1、图2所示。
图1 CAN控制器和MCU集成在一起
图2 CAN控制器和收发器都采用外接方式
CAN数据传输是通过两根线之间的电压差实现的(差分传输),这两根线分别为CANH和CANL。根据标准定义,CANH=CANL=2.5V(CANH-CANL=0V)为隐形电平,“逻辑1”;CANH=3.5V,CANL=1.5V(CANH- CANL=2V)为显性电平,“逻辑0”,如图3所示。(显性电平的优先级高于隐性电平,具体表现在多主机仲裁CAN总线)
图3CAN电平标准定义
RS-485通信
图4RS-485工作框图
RS-485通信实现需要用到485收发器,具体工作框图如图4所示。RS-485数据传输是通过两根线之间的电压差实现的(差分传输),这两根线分别为485A和485B。根据标准定义:
RS-485作驱动器时,V485A-V485B=+(2~6)V,为高电平,逻辑为1;V485A-V485B=-(2~6)V,为低电平,逻辑为0;
RS-485作接收器时,V485A-V485B≥+200mV,为高电平,逻辑为1;V485A-V485B≤-200mV,为低电平,逻辑为0。
图5RS-485电平标准定义
收发器的输入阻抗、单位负载和节点数存在密切关系,具体如表1所示。RS-485总线还需要增加上下拉电阻(485A接上拉电阻,485B接下拉电阻),其目的:
- 避免485A和485B差分电压处于-200mV~+200mV范围(总线处于不确定状态);
- 避免总线输出低电平(UART协议起始位为低电平,导致通信异常);
- 避免总线受到电磁干扰问题。
表1 接收器输入阻抗、单位负载和节点数的关系
单位负载 | 节点数(个) | 接收器输入阻抗(kΩ) |
1 | 32 | 12 |
1/2 | 64 | 24 |
1/4 | 128 | 48 |
1/8 | 256 | 96 |
行业应用
CAN属于串行通信协议,具有高可靠性、高实时性和高灵活度的特性。支持高安全等级的分布式实时控制场合,主要应用于高速数据传输和实时控制系统。例如CAN在智慧工厂应用如图6所示,将USBCAN-4E-U通讯盒与PC监控机连接,进而将PC监控机接入工厂的CAN总线中。每条生产线中的每个工作站通过CAN总线将监测数据反馈至PC监控机,便于监控人员对每条生产线中的每个工作站实时监控,有效防止生产事故的发生。若一条生产线中的相邻工作站距离较远(距离>200m),推荐在CAN总线中增加 CANFDBridge ,保证足够的通讯距离和实现网络继扩容的功能。
图6CAN总线在智慧工厂的应用实例
我司推出全隔离CAN收发芯片SM1500,采用DFN封装,其体积仅为12.45mm*9.85mm*3.00mm,可以在-40°~+125°环境下正常工作,适用于汽车电子、BMS、充电桩、石油化工、电力监控等领域。
RS-485属于串行通信协议,具有良好的抗噪声干扰性强、数据传输距离长和设备节点数多的特性,适用于长距离低速数据传输的场景。例如RS-485在交通信号灯故障检测应用如图7所示,ZLG面向交通信号灯故障检测应用提供主控、无线通讯及通信接口防护产品方案。M6Y2C核心板 有丰富外设接口资源,与各类传感器和监控设备进行连接,便于工作人员对数据进行采集和分析,精准定位到故障区域并进行解决。
图7RS-485总线交通信号灯故障检测应用实例
我司推出全隔离RS-485收发芯片SM4500,采用DFN封装,其体积仅为12.45mm*9.85mm*3.00mm,可以正常工作在-40°~+125°环境下,适用于石油化工、电力监控、轨道交通、舞台灯光等领域。
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