(I) CAN-Bus-Eigenschaften
CAN ist die Abkürzung für Controller Area Network (CAN), das von BOSCH, einem deutschen Unternehmen, das für die Entwicklung und Produktion von Automobilelektronik bekannt ist, entwickelt wurde und schließlich zu einem internationalen Standard (ISO11898) wurde. Er ist einer der am weitesten verbreiteten Feldbusse der Welt. In Nordamerika und Westeuropa ist das CAN-Bus-Protokoll zum Standardbus für Automobil-Computersteuerungssysteme und eingebettete industrielle Steuerungs-LANs geworden. Das J1939-Protokoll wurde speziell für große Lastkraftwagen und schwere Maschinenfahrzeuge mit CAN als zugrunde liegendem Protokoll entwickelt. In den letzten Jahren wurden seine hohe Zuverlässigkeit und gute Fehlererkennungsfähigkeit hervorgehoben und es wird häufig in Computersteuerungssystemen für Kraftfahrzeuge und in Industrieumgebungen mit rauen Umgebungstemperaturen, starker elektromagnetischer Strahlung und starken Vibrationen eingesetzt.
Merkmale:
Große Übertragungsentfernung (bis zu 10 km) und schnelle Übertragungsrate (bis zu 1 MHz bps);
Ein einzelner Bus kann bis zu 110 Knoten verbinden, und die Anzahl der Knoten kann problemlos erweitert werden;
Multi-Master-Struktur, gleicher Status jedes Knotens, bequeme regionale Vernetzung, hohe Busauslastung;
Hohe Echtzeit, zerstörungsfreie Bus-Arbitrierungstechnologie, Knoten mit hoher Priorität ohne Verzögerung;
Fehlerhafte CAN-Knoten werden automatisch heruntergefahren und die Verbindung zum Bus unterbrochen, ohne die Buskommunikation zu beeinträchtigen;
Die Nachricht ist eine kurze Rahmenstruktur und eine Hardware-CRC-Prüfsumme, die Wahrscheinlichkeit einer Störung ist gering und die Datenfehlerrate ist extrem niedrig.
Erkennt automatisch, ob die Nachricht erfolgreich gesendet wurde oder nicht, und kann automatisch per Hardware erneut übertragen werden, sodass die Übertragungszuverlässigkeit sehr hoch ist.
Hardware-Nachrichtenfilterfunktion, nur die erforderlichen Informationen empfangen, die Belastung der CPU verringern und die Softwarevorbereitung vereinfachen;
(II) RS485-Buseigenschaften
RS-485 verwendet den Halbduplex-Betriebsmodus und unterstützt die Mehrpunkt-Datenkommunikation. Die Topologie des RS-485-Busnetzwerks verwendet im Allgemeinen eine Terminal-Matching-Bustypstruktur. Das heißt, ein Bus wird verwendet, um jeden Knoten in Reihe zu verbinden, und unterstützt kein Ring- oder Sternnetzwerk. RS-485 verfügt über eine symmetrische Übertragung und einen differenziellen Empfang und ist daher in der Lage, Gleichtaktstörungen zu unterdrücken. Darüber hinaus verfügt der Bus-Transceiver über eine hohe Empfindlichkeit und kann Spannungen bis zu 200 mV erkennen, sodass das Übertragungssignal über eine Entfernung von mehreren Kilometern wiederhergestellt werden kann. Einige RS-485-Transceiver modifizieren die Eingangsimpedanz, um den Anschluss von bis zu achtmal so vielen Knoten an denselben Bus zu ermöglichen. Die häufigste Anwendung für RS-485 ist die Kommunikation innerhalb speicherprogrammierbarer Steuerungen in industriellen Umgebungen.
Elektrische Eigenschaften von RS-485: Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Leitungen liegt im Bereich von ± (2–6) V. Der Schnittstellensignalpegel wird reduziert, die Schnittstellenschaltung des Chips kann nicht leicht beschädigt werden, und der Pegel ist mit dem TTL-Pegel kompatibel.
Die maximale Datenübertragungsrate von RS-485 beträgt 10 Mbit/s;
Die RS-485-Schnittstelle ist die Verwendung einer Kombination aus symmetrischem Treiber und Differenzempfänger, die die Fähigkeit zur Verbesserung der Anti-Gleichtakt-Trockenheit verbessert, d. h. eine gute Anti-Rausch-Interferenz;
Die maximale Übertragungsentfernung der RS-485-Schnittstelle ist auf 4000 Fuß genormt, kann in der Praxis jedoch bis zu 3000 m betragen. Die RS-485-Schnittstelle ermöglicht den Anschluss von bis zu 128 Transceivern am Bus. Die RS-485-Schnittstelle ermöglicht den Anschluss von bis zu 128 Transceivern an den Bus, ist also mehrplatzfähig, es kann jedoch immer nur ein Sender gleichzeitig auf dem RS-485-Bus senden;
Die RS-485-Schnittstelle verfügt über eine gute Störfestigkeit, große Übertragungsentfernung und Multistationsfähigkeit sowie weitere Vorteile, die sie zur bevorzugten seriellen Schnittstelle machen.
Die RS485-Schnittstelle besteht aus einem Halbduplex-Netzwerk, im Allgemeinen gibt es nur zwei Verbindungsdrähte, und die Schnittstelle ist eine abgeschirmte Twisted-Pair-Übertragung.
(III) CAN-Bus- und RS485-Bus-Anwendungen
In der Vergangenheit erfolgte die Kommunikation zwischen PC und Smart-Geräten mithilfe von RS232, RS485, Ethernet und anderen Methoden, hauptsächlich abhängig von den Schnittstellenspezifikationen des Geräts. RS232 und RS485 können jedoch nur die Kommunikation der physischen Medienschicht und der Verbindungsschicht darstellen. Wenn Sie einen bidirektionalen Zugriff auf Daten erreichen möchten, müssen Sie eigene Kommunikationsanwendungen schreiben. Die meisten dieser Programme können jedoch die ISO / OSI-Spezifikationen nicht erfüllen und können nur eine einzige Funktion implementieren. Für einen einzelnen Gerätetyp ist das Programm nicht allgemeingültig.
Bei der Integration von RS232- oder RS485-Geräten in ein Gerätenetzwerk ist es bei mehr als 2 Geräten erforderlich, RS485 als Kommunikationsmedium zu verwenden. Die Interaktion von RS485-Netzwerkgeräten mit Informationen kann nur über das „Hauptgerät (Master)“ realisiert werden von (Slave-)Geräten. Die Feldbustechnologie basiert auf dem ISO/OSI-Modell und verfügt über ein vollständiges Software-Unterstützungssystem zur Lösung von Bussteuerung, Konflikterkennung, Verbindungswartung und anderen Problemen. Feldbusgeräte bilden automatisch ein Netzwerk, keine Master/Slave-Geräte oder erlauben die Existenz mehrerer Master. Auf gleicher Ebene können Produkte verschiedener Hersteller ausgetauscht werden und die Geräte sind untereinander interoperabel.
Heutzutage gibt es viele Busformate. Welche Eigenschaften hat CAN im Vergleich zu anderen Bussen? Vergleichen Sie zunächst den bekannten 485-Bus. Der 485-Bus ist nur ein Level-Standard, kein neues Protokoll, und 232 ist natürlich fast dasselbe, also ist das nicht sehr angemessen, aber es hilft Ihnen zu verstehen.
(IV) CAN-Bus PK RS485-Bus
CAN (Controller Area Network) gehört zur Kategorie der Feldbusse und ist eine wirksame Unterstützung für die verteilte Steuerung oder Echtzeitsteuerung des seriellen Kommunikationsnetzwerks. Im Vergleich zum aktuellen verteilten RS-485-Steuerungssystem auf Basis der R-Leitung weist das auf CAN-Bus basierende verteilte Steuerungssystem in folgenden Aspekten offensichtliche Vorteile auf:
(1) Der CAN-Controller arbeitet im Multi-Master-Modus. Jeder Knoten im Netzwerk kann anhand der Buszugriffspriorität (abhängig von der Nachrichtenkennung) mithilfe einer verlustfreien Struktur der bitweisen Arbitrierungsmethode konkurrieren, um Daten an den Bus zu senden Die Funktionen sorgen dafür, dass die Datenkommunikation zwischen den Knoten des CAN-Bus-Netzwerks in Echtzeit erfolgt, und es ist einfach, eine redundante Struktur zu bilden, um die Zuverlässigkeit des Systems und die Flexibilität des Systems zu verbessern. Die Verwendung von RS-485 kann nur ein Master-Slave-Struktursystem darstellen, und die Kommunikationsmethode kann nur in Form einer Abfrage durch die Masterstation durchgeführt werden, sodass die Echtzeit und Zuverlässigkeit des Systems schlecht sind.
(2) Der CAN-Bus ist über die beiden Ausgänge CANH und CANL des CAN-Controller-Schnittstellenchips 82C250 mit dem physischen Bus verbunden, und der Status des CANH-Terminals kann nur hoch oder suspendiert sein, und der CANL-Terminal kann nur niedrig oder suspendiert sein. Dies stellt sicher, dass es nicht zu einem Phänomen wie im RS-485-Netzwerk kommt, wenn ein Fehler im System auftritt und mehrere Knoten gleichzeitig Daten an den Bus senden, was dazu führt, dass der Bus einen Kurzschluss aufweist und dadurch einige Knoten beschädigt werden. Und bei schwerwiegenden Fehlern verfügt der CAN-Knoten über eine Ausgabefunktion mit automatischer Abschaltung, um sicherzustellen, dass der Bus auf den anderen Knoten nicht beeinträchtigt wird, um sicherzustellen, dass es im Netzwerk nicht zu Problemen kommt, die dazu führen, dass der Bus in einen „Deadlock“-Zustand gerät.
(3) CAN verfügt über ein perfektes Kommunikationsprotokoll, das durch den CAN-Controller-Chip und seinen Schnittstellenchip realisiert werden kann, was die Schwierigkeit der Systementwicklung erheblich verringert und den Entwicklungszyklus verkürzt. Dies sind nur elektrische Protokolle, die nicht mit RS-485 verglichen werden können.