汽车CAN总线与RS485智慧融合探索无缝连接的奥秘
一、RS485简介
智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的,现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。企业信息化的需要,导致企业在仪表选型时,其中一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量,后来仪表接口是RS232接口,这种接口可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。
二、RS485接口
RS485采用差分信号负逻辑,+2V~+6V表示“0”,-6V~-2V表示“1”。有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现在多采用的是两线制接线方式。这一种连接方式为总线式拓朴结构,在同一总线上最多可以挂载32个结点。在网络中一般采用主从通信方式,即一个主机带多个从机。
三、RS485电缆
在一般场合采用普通双绞电缆就可以,在要求比较高环境下,可以采用带屏蔽层同轴电缆。在使用时,对于特定的传输长度,从开始到结束数据信号传输所允许最大电缆长度与波特率成反比,这个长度数据主要受信号失真及噪声等影响。理论上1200米,但实际应用中距离要比1200米短,最终取决于周围环境。
四、布网策略
网络拓扑通常采用终端匹配总行型结构,不支持环形或星形网络。在构建时应注意以下几点:
(1)用一条双绞电缆作总行,将各节点串联起来,从每个节点到总行引出部分应尽量短,以便减少反射信号对原信号影响。
(2)应注意阻抗连续性,在阻抗不连续处会发生反射。如不同区段用不同电缆,或某些设备紧邻安装,再者过长分支引入到总行。
五、终端负载和匹配方法
在距离增加的情况下性能将降低。当转换时间超过沿途单向传输所需时间3倍以上时可不加匹配。大多数系统采取终端抵抗法,每端并入120Ω抵抗,与大多数双绞电缆特性阻抗相近。但这消耗较大功率,对功耗严格限制的情境不适宜。此外还有RC匹配和二极管匹配方法,可根据需求选择节能效果显著。
六、新趋势与挑战
近年来,由于部分企业信息化实施完成,一些公司推出了串口服务器以替代多串口卡,这主要通过TCP/IP把资源放在现场以减少投资成本。此外,我们把工业网络归类为三个类型:RS485网络、HART网络以及现场总eline技术标准虽然存在竞争,但未形成统一标准,因此其应用尚未普及且价格较高。而HART协议由于成本限制,其普及程度有限;现场bus技术由于其生态尚未完全成熟,因此用户仍然观望状态等待更好的解决方案。