本文来源自： ZLG致远电子

近年来CAN总线逐渐被工程师认知，并以其突出特点，逐渐在取代RS485等总线，本文将以CAN与RS485为例总结各自优势，本文解答：”为什么CAN能取代RS485”。

现场总线是90年代初国际上发展形成的，目前广泛应用于现场总线技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。

图1 点对点连接方式

采用点对点通讯时，连线多，线路复杂，两两连线需要两两连线，需要n（n-1）/2根线。

图2 总线连接方式

信息在一条公共通道上传输，信息接收者从通道上接收所有信息，并根据规则过滤发送给自己的信息。连线少，结构清晰，仅需≤n+1根线。

目前工业现场主流的总线方式包括RS232、RS485、CAN、Devicenet等，那么多总线类型，都有什么特点和应用呢？本文就以最常用的RS485和热门的CAN总线进行对比分析，帮助您选择更加合适的通讯方案。

图3 目前主流的现场总线

CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。

 一、CAN 现场总线

图4 CAN在汽车网络拓扑结构

CAN总线特点：

·                                 国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；

·                                 传输距离远（最远10Km），传输速率快（最高1MHz bps）；

·                                 单条总线最多可接110个节点，并可方便的扩充节点数；

·                                 多主结构，各节点的地位平等，方便区域组网，总线利用率高；

·                                 实时性高，非破坏总线仲裁技术，优先级高的节点无延时；

·                                 出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系，不影响总线的通讯；

·                                 报文为短帧结构并有硬件CRC校验，受干扰概率小，数据出错率极低；

·                                 自动检测报文发送成功与否，可硬件自动重发，传输可靠性很高；

·                                 硬件报文滤波功能，只接收必要信息，减轻cpu负担，简化软件编制；

·                                 通讯介质可用普通的双绞线，同轴电缆或光纤等；

·                                 CAN总线系统结构简单，有极高的性价比。

二、RS485 总线

RS-485是从 RS-422基础上发展而来的，可以采用二线与四线两种不同的方式，二线制可实现真正的多点双向通信。而采用四线连接时，只能实现点对多点的通信。即只能有一个主设备（Master），其余为从设备（Slave）。

RS485接口标准特点：

·                                 RS-485的电气特性：两线间的电压差范围为±（2-6）V表示，接口信号电平降低，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接；

·                                 RS-485的数据最高传输速率为10Mbps；

·                                 RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好；

·                                 RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米。RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,但RS-485总线上任何时候只能有一发送器发送；

·                                 RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点就使其成为首选的串行接口；

·                                 RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，接口均采用屏蔽双绞线传输。

三、CAN 总线与RS485的比较

1、速度与距离：CAN与RS485以1Mbit/S的高速率传输的距离都不超过100M，可谓高速上的距离差不多。但是低速CAN以5Kbit/S时，距离可达10KM。而增强型RS485收发器在最低的速率时亦能传输超过10KM（都无中继），两者在长距离的传输上也难分伯仲。

图5 CAN长距离通讯优势在智能家居中应用

2、总线利用率：RS485是单主从结构，就是一个总线上只能有一台主机，通讯都由它发起的，它没有下命令，下面的节点不能发送，而且要发完即答，受到答复后，主机才向下一个节点询问，这样是为了防止多个节点向总线发送数据，而造成数据错乱。而CAN－bus是多主从结构，每个节点都有CAN控制器，多个节点发送时，以发送的ID号自动进行仲裁，这样就可以实现总线数据不错乱，而且一个节点发完，另一个节点可以探测到总线空闲，而马上发送，这样省去了主机的询问，提高了总线利用率，增强了快速性。所以在汽车等实性要求高的系统，都是用CAN总线，或者其他类似的总线。

3、错误检测机制：RS485只规定了物理层，而没有数据链路层，所以它对错误是无法识别的，除非一些短路等物理错误。这样容易造成一个节点破坏了，拼命向总线发数据（一直发1），这样造成整个总线瘫痪。所以RS485一旦坏一个节点，这个总线网络都挂。而CAN总线有CAN控制器，可以对总线任何错误进行检测，自动转换错误状态，适时关闭总线，进而保护总线。如果检测到其他节点错误或者自身错误，都会向总线发送错误帧，来提示其他节点，这个数据是错误的，大家小心。这样CAN总线一旦有一个节点程序跑飞了，它的控制器自动闭锁，保护总线。所以在安全性要求高的网路，CAN是很强的。

4、器件价格：随着CAN总线迅猛发展，目前CAN隔离收发器单价大有与RS485价格持平的趋势，RS485收发器逐渐失去价格优势。

5、开发难度：CAN具有完善的通信协议，底层机制由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，研发工程师只需要了解面向客户的应用层，从而大大降低了系统的开发难度，缩短了开发周期。而RS-485协议仅仅只有电气协议，客户开发需要自己开发链路层和应用层，开发难度较大。

四、总结对比

ZLG致远电子作为国内总线隔离收发器领导品牌，基于近二十年的总线隔离技术积累，为有效解决总线干扰，通讯异常等问题，实现信号隔离电路、收发电路及总线防护电路高度集成化与高可靠性，ZLG致远电子推出了CTM、RSM等系列隔离收发器。经过近二十年的市场验证，凭借产品的高稳定性，已广泛应用于汽车电子、工业控制、轨道交通、仪器仪表、石油化工等工业领域，是国内应用最广泛的隔离收发器。

其实CAN总线取代485无需争论，就像当年的WIN7和XP，XP会消失吗，只要你愿意，你可以一直使用。

485只有物理层，严格说是不具备和CAN竞争的资格，不在一个级别，就像跑裸机和跑操作系统一样，没有可比性。

CAN总线被事实证明是应用最广泛的现场总线，没有之一。

bosch同样推出了CANFD，兼容CAN，速度达到了10M，这是未来的方向。

Microchip推出了M0的带CANFD的CPU，http://www.szlcsc.com/so/product/details_125407.html

很多厂家都推出了支持CANFD的收发器。http://club.szlcsc.com/article/details_8044_1.html

CAN的高层协议可以取代RS485！！！！！

      CAN总线不是现场总线，CAN总线编程复杂，需对CAN包拆包、并包，对Id的过滤进行设置，并需对通信总线的负载、丢包(通信质量)进行监视管理，以及考虑怎样与用户的控制器交换数据；能封装这些功能的的CAN总线的高层协议是现场总线，如CANWeb、CANOpen、DeviceNet、J1939、ISO11783、CANKingdom、SDS、iCAN等CAN高层协议。

      在国内外广范使用的RS485通信总线，因为只支持单主站\多IO模块排队轮询问答协议，IO模块设备多时，实时性不能保证， RS485长距离通信易丢包、易干扰，RS485通信不能称为 正真意义上的“现场总线”。

      CANWeb现场总线(缩写CNW)结合CAN总线、以太网的优点，用于替代RS485通信，CANWeb节点价格与RS485类似，但驱动节点的数量、通信速度、距离、可靠性大大加强，并可Web监控调试节点，CANWeb总线为双绞线串接通信，布线、接口成本低，总线可选冗余，一根CANWeb现场总线可带99个远程节点模块，实时性强(40米内1000Kbps可达1毫秒响应)，传输距离远(5Kbps可达10公里)，CANWeb总线IO模块比以太网、RS485总线IO模块更适用于大型、分散式控制系统工程；

     CANWeb现场总线基本配置需 1个网关+多个节点，通过CANWeb网关的以太网Web页面，可视化完成节点管理功能：含节点列表管理、节点实时数据的监控、强制、远程重启、参数配置、实时自检(IO模块发包数、丢包数、发包间隔时间、实时负载、最大负载、最小负载、温度、断线)等功能；

     与控制器的实时数据通信功能：CANWeb网关可支持以太网及RS485_Modbus、Profibus DP、EtherCAT等协议，很容易和PLC、DCS、上位机等设备高速交换通信，提供与控制器及上位软件通信的说明及案例。

     CANWeb网关自动通过CAN总线与串接的多个IO节点模块实时交换数据，并将这些数据分配到CANWeb网关模块存储空间不同的地址中（用户不需要了解CAN协议），用户只需与CANWeb网关模块通信，通过一、二个Modbus命令，就可以监控多个不同的IO模块设备。

详细见：

01CANWeb现场总线介绍.zip 

CAN数据包太小了，不适合集中控制的，只能适合那些节点多但是数据极少且不快速变化的应用场合。

比如几十个仓库温湿度传感器且温湿度不会急速变化，这样就可以定义所有传感器都是主站，数据采集端是服务器从站，一直接收CAN主站数据而不需浪费时间去申请数据。

如果数据包很大，像Modbus可以200多个字节，只要把把握好波特率及通讯线长度尽量提高波特率增加通信通道，通信响应还是不错的。

在急速变化的数据大数据包传输面前，CAN将是灾难。