RS和CAN总线与以太网比较

RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。

其收发端的数据信号都是相对于地信号的。

所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为15M，最高速率为20KBPS，且其只能支持点对点通信。

RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A, B两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。

TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。

差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反。

在这两根线上传输的信号就是差分信号。

差分传输的信号能够对外部干扰起到很强的抗干扰能力。

原始的输入信号经过倒相器和缓冲器之后形成一对大小相等而极性相反的差分信号。

针对RS-232串口标准的局限性，人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。

RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A, B 两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。

RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为+（2—6）V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片。

由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压。

故传输信号在千米之外都是可以恢复。

RS-485/422最大的通信距离约为1219M，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。

各类总线传输速率1. USB总线●USB1.1：-------低速模式(low speed)：1.5Mbps-------全速模式(full speed)： 12Mbps●USB2.0：向下兼容。

增加了高速模式，最大速率480Mbps。

-------高速模式(high speed)： 25~480Mbps●USB3.0：向下兼容。

-------super speed ：理论上最高达4.8Gbps，实际中，也就是high speed 的10倍左右。

2. UART●RS232：传输速率一般不超过20Kbps，速率低，抗干扰能力差，RS-232C能传输的最大距离不超过15m（50英尺）。

●RS422：定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100Kbps时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。

●RS485：增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

最高传输速率10Mbps，抗干扰能力强，可以传距离1.5km。

平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。

只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。

一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。

3. SPI总线全双工通信，传输速率可达几Mbps水平，比I2C快。

4. I2C总线：半双工，只有2根线。

数据线和时钟线。

--------标准速度：100kbps--------快速模式：400kbps--------高速模式：3.4Mbps4. Ethernet，也就是通常的网速。

--------早期的以太网传输速率只有10Mbps。

--------百兆网：理论上最大100Mbps。

车用以太网以太网：以太网（Ethernet）最早由Xerox（施乐）公司创建，1980年由DEC（美国数字设备公司）、Intel（英特尔公司）和Xerox三家公司联合开发成为一个网络标准。

以太网是一项使用电缆连接的网络技术，可供任何制造商使用。

以太网标准：以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）和10G以太网（10Gbit/s）等。

以太网采用的是CSMA/CD访问控制法，符合IEEE802.3标准。

以太网在汽车上的应用：主要有ADAS(先进辅助驾驶系统)、360度全景泊车系统和蓝光DVD播放系统，汽车音响。

传统车用通讯网络：今天汽车中广泛应用的是网络是CAN和LIN，它们主要应用于车身电子和一些关键的安全性应用，如电动车窗/车门/车椅控制、电动雨刷、引擎控制、安全气囊控制等，这些应用的特点是需要传输的数据量较小，但要求非常高的实时性和可靠性。

CAN现场总线的最大带宽只有12Mbps，随着越来越多的高清视频应用进入汽车，如ADAS(先进辅助驾驶系统)、360度全景泊车系统和蓝光DVD播放系统，汽车网络必须支持从车头和车尾实时地向驾驶员前面显示面板传送720p以上高清视频，这时候CAN总线带宽已经远远不够用了。

这也是为什么今天汽车业界在发展MOST多媒体总线的背后原因。

MOST总线的带宽是够了，它能提供的最大带宽是150Mbps，但MOST是共享总线，也就是多个设备共享这150Mbps带宽，当某个设备占用大带宽的时候，别的设备可能就没有资源了。

例如，当后座乘客在看蓝光DVD影片时，驾驶员从ADAS看到的图像可能就会时断时续。

此外，ADAS系统在车身周围都配有很多摄像头，现在这些摄像头都是模拟的，但现在有一个趋势是，这些模拟摄像头要全部转向数字摄像头，而且分辨率至少要达到720P。

要传输这么高清晰度的数据信号，目前都是用压缩的方法做的，但压缩过以后还是需要30兆带宽，可以想象如果不压缩的话，需要的带宽就更多了。

CAN总线和RS485总线的区别以往，PC与智能设备通讯多借助RS232、RS485、以太网等方式，主要取决于设备的接口规范。

但RS232、RS485只能代表通讯的物理介质层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通讯应用程序，但这种程序多数都不能符合ISO/OSI的规范，只能实现较单一的功能，适用于单一设备类型，程序不具备通用性。

在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使用RS485做通讯介质，RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主（Master）”设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是从（Slave）设备。

而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的，具有完整的软件支持系统，能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。

现场总线设备自动成网，无主/从设备之分或允许多主存在。

在同一个层次上不同厂家的产品可以互换，设备之间具有互操作性。

上一节介绍了一下CAN总线的基本知识，那么有人会问，现在的总线格式很多，CAN相对于其他的总线有什么特点啊？这个问题问的好，所以我想与其它总线做一下比较，首先呢，就比较一下大家耳熟能详的485总线，其实485总线只是一种电平标准，并不是什么新的协议，与232差不多，当然这么说不是很恰当，但是有助于大家理解。

下面开始比较了：CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

较之目前RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：1）CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

PROFIBUS总线、CAN总线及工业以太网的应用探讨姜勇刚通信作者：冯震（指导教师）（湖北师范学院机电与控制工程学院湖北黄石435000）摘要：本文主要介绍了PROFIBUS总线，CAN总线及工业以太网各自的的特点与不足，对三者的网络协议规范进行比较。

探讨了工业应用中的两种方案：PROFIBUS与工业以太网结合应用—Profinet；CAN与工业以太网并存组网。

展望了工业以太网在工业网络控制中的发展趋势。

关键词：PROFIBUS CAN 工业以太网工业网络控制The discuss and application among PROFIBUS, CAN BUS andIndustrial EthernetJiang Yong-gangCommunication author: Feng Zhen (teacher)(Electrical and control engineering department Hubei Normal University Huangshi China 435000) Abstract: This article mainly introduced the PROFIBUS, CAN bus and Industrial Ethernet their respective advantages and disadvantages of the three network agreement standard for comparison. Discusses two kinds of industrial applications: PROFIBUS gets new development ——Profinet; CAN coexist with industrial Ethernet make new mixed network. Industrial Ethernet is prospected in industrial network control in development trend.Keywords: PROFIBUS CAN Industrial Ethernet Industrial Control0 引言现场总线（Fiedldbus）是80年代末国际上发展起来的现场智能设备互联通讯网络，目前已成为世界上自动化技术的研究热点，据不完全统计，各类总线有四十多种[1]。

RS232、RS485和CAN协议总结与对比RS232简单实用，缺陷是不支持多设备间的互连，缺少拓扑结构。

由此诞生了RS485。

RS485最重要的是采用两条差分线代替RS232的单线传输，支持拓扑结构。

RS485属于电气层的协议，物理上的实现大都在RS232基础上完成。

缺陷是主从轮询的方式导致系统的实时性与可靠性方面较差，没有标准物理层导致开发周期长。

CAN属于现场工业总线范畴（意思就是跟上两个根本不在一起玩儿），CAN、LIN、FlexRay并称三大汽车总线。

采用数据位仲裁的方式来替代传统的站地址轮询方式，因此可以支持多主多从的工作方式。

CAN底层协议比RS232/RS485复杂很多，但是好消息是STM32内部已经集成了CAN 协议控制器，方便了我们的使用。

一、RS232串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。

串口的电气特性：1、RS-232串口通信最远距离是50英尺；2、RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps ；3、RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V；缺点：1、RS-232-C的电气接口电路采取的是不平衡传输方式，即所谓单端通讯，其发送电平与接收电平的差只有2～3V，所以共模抑制能力较差，容易受到共地噪声和外部干扰的影响；2、接口电路的信号电平较高，容易损坏接口电路的芯片；3、与TTL电路的电平也不兼容，影响其通用性；二、RS485 是隶属于 OSI 模型物理层的电气特性规定为 2线，半双工多点通信的标准。

它电气特性和 RS -232 大不一样。

用缆线两端的电压差值来表示传递信号。

RS485 仅规定了接受端和发送的电气特性。

它没有规定或推荐任何数据协。

RS485特点：1、接口电平低，不易损坏器件。

逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示。

不易损坏接口电路的芯片，且该平与 TTL 电平兼容，可方便与TTL 电平兼容；2、传输速率高。

RS232、RS485、RS422、CAN网和以太网的相同点和不同点：一、RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。

RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准，采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

RS-422由RS-232发展而来，弥补了RS-232的不足。

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。

为扩展应用范围，EIA在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。

二、CAN（Controller Area Network）－控制器局域网。

它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

CAN 总线通信接口中集成了CAN 协议的物理层，数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充，数据块编码，循环冗余校验，优先级判别等项工作。

CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。

通常认为工业以太网主要是通过采用交换式以太网、全双工通信、流量控制机虚拟局域网等技术，减轻以太网负荷，提高网络的实时响应时间，与商用以太网兼容的控制网络。

CAN总线和RS485总线的定义CAN是控制器局域网络（Controller Area Network， CAN）的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO11898）。

是国际上应用最广泛的现场总线之一。

在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。

rs-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。

rs-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。

即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。

rs-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。

加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

有些rs-485收发器修改输入阻抗以便允许将多达8倍以上的节点数连接到相同总线。

rs-485最常见的应用是在工业环境下可编程逻辑控制器内部之间的通信。

CAN总线和RS485总线应用概述以往，PC与智能设备通讯多借助RS232、RS485、以太网等方式，主要取决于设备的接口规范。

但RS232、RS485只能代表通讯的物理介质层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通讯应用程序，但这种程序多数都不能符合ISO/OSI的规范，只能实现较单一的功能，适用于单一设备类型，程序不具备通用性。

在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使用RS485做通讯介质，RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主（Master）”设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是从（Slave）设备。

CAN总线特点与RS—485总线性能的比较分析【摘要】现阶段，CAN总线与RS-485总线被越来越多的应用到工业自动化领域中，再加上其结构相对简单以及应用较为方便，因此常被用作网络拓扑结构的应用总线。

本文主要结合CAN总线以及RS-485总线，对两条总线之间的特点与性能进行对比和分析。

【关键词】工业自动化;CAN总线;RS-485总线;网络拓扑当前，随着自动控制技术的不断发展与成熟，控制系统愈来愈完善。

众多单机控制系统正逐步向多机联网方向发展，比如：采集数据、门禁以及消防等控制系统等等。

而作为工业控制智能化、数字化的典型代表——现场总线技术，也得到长足有效的发展。

文章主要结合CAN总线特点，对CAN以及RS-485总线之间的性能及各自特点进行探究与讨论。

一、概念所谓CAN总线又被称作控制线局域网络。

它是现阶段ISO国际标准化之下的串行数据通信协议。

从某种程度上讲，现场总线包括CAN，它是一种能够实现实时控制与分布式控制的专用串行通信网络。

随着社会经济与发展，现场总线已经逐渐成为当前自动化领域的一项热门技术，因此常被成为自动化领域内部的计算机局域网。

严格意义上说，它的出现和发展，为未来实现分布式控制系统之间的数据通信提供了有力支持。

而所谓RS-485总线也是串行总线标准的一种，它常选择使用差分接收以及平衡发送的方式，因此具备一定抑制共模干扰能力。

由于受其自身特点影响，通信距离约在几十米至几千米范围内，多使用RS-485总线。

二、CAN总线特点从本质上讲，CAN总线是多主总线，它的通信介质多为光导纤维以及双绞线还有同轴电缆;它实际通信随度最快可为1MBps;而相应的CAN总线通信接口之中，集成了数据链路层以及CAN协议物理层功能，因此可完成对相应数据的集中成帧处理。

图1 CAN总线图CAN总线拓扑图如图1所示，通常CAN控制器依据两根线上的实际电位差来对总线电平进行判断。

而发送方利用总线电平之间变化，将消息逐一发送给接收方。

以太网、CAN总线、RS485总线都属于现场总线范畴，用户根据不同的场合和应用需求而采用不同的现场总线方式，每种总线有不同的标准特性，通过下列描述了解各种总线的特性以及各种总线优缺点。

一、RS485接口标准✧RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2-6）V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2-6）V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就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，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。

而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,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

但RS-485总线上任何时候只能有一发送器发送。

✧因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上述优点就使其成为首选的串行接口。

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

二、CAN总线接口标准✧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。

以太网、CAN总线、RS485总线都属于现场总线范畴，用户根据不同的场合和应用需求而采用不同的现场总线方式，每种总线有不同的标准特性，通过以下描述了解各种总线的特性以及各种总线优缺点。

一、RS485接口标准✧RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+〔2-6〕V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-〔2-6〕V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就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，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。

而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,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

但RS-485总线上任何时候只能有一发送器发送。

✧因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上述优点就使其成为首选的串行接口。

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

二、CAN总线接口标准✧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。

以太网究竟能否替代CAN总线？
 如今的汽车行业发展，可以说是汽车电子化的发展。

人们对汽车智能化、网联化、舒适化的追求热度只升不降，根据广成科技市场部专员的调查报告显示，当前汽车的创新有70%是用在了汽车电子产品创新身上，而一辆汽车的成本中，电子产品的成本占比已经从20世纪70年代的4%，增长到今天在的30%左右，预计到2025年，该比例将进一步提高。

届时，人们就要感叹，载着无数电子部件上路。

 电子部件的不断增多，信息量传输不断增大，汽车网络化的要求越来越高，这些均推动着汽车总线技术的发展，诸多总线技术中的后起之秀都在为取代CAN总线而蠢蠢欲动，其中有报道称，CAN总线未来将会被以太网所淘汰，那幺你相信这会成真吗？广成科技带你详细对比一下CAN总线与以太网之间的孰强孰弱，以太网究竟能否替代CAN总线，比一比就知道了！ 
 如大家所知，作为一种标准开放式的网络以太网传输信号相较于CAN总线有着传输速率高、传输距离长等优势在。

而且技术已成熟，掌握的人也比较多。

但在汽车上的应用，却仅仅是用于传输雷达、视频等高速信号。

这令人费解，为何以太网在汽车上的应用范围如此之小。

广成科技从以下原因为大家进行剖析。