最具影响力的芯片 (最为广泛使用的总线系统有什么)

比较有影响力的总线技术

智能家居经过几十年的发展，通过在技术上的不断探讨和研究，各项技术与集成衔接已逐渐趋于成熟。其中，总线智能家居系统一直以其稳定性、可靠性和可扩展性等优势得到智能家居集成商开发商推崇。总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都基于一条总线，是一种全分布式智能控制网络技术。在不断变化的外部环境下，值得关注的是，总线智能家居产品会有怎样的全新市场机遇？

市场上比较有影响力的总线技术包括 RS－485、CAN、KNX、LonWorks、C－Bus、SCS－BUS等。总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制，其优势在于技术成熟、系统稳定、可靠性高，应用也比较广泛。

在正式讲总线系统时，先说一下总线及总线协议。所谓总线，就是一条连接所有设备的线路。所谓总线通讯协议，是总线上运行的软件定义。总线协议就像是一种语言，是总线上的设备用来进行彼此沟通的工具。因此，这个语言的精细程度就决定了总线设备之间沟通的效率。

主流总线系统特色概述：

1. RS485总线

首先要说明的是，RS485并不是无线网，也不是协议，而是物理接口，它只规定了其物理层面的相关参数，比如电压阻抗等，并没有对软件方面的通讯协议进行详细规定，协议层由厂家自己定义，这就诞生了很多基于RS485接口的协议，如经典的modbus rtu，河东HDL的bus Pro。我们现在常听到所谓“485协议”，其表达的意思应该是“某种基于485总线的通讯协议”，所以并不是一个准确的说法，只不过约定俗成，也就很少有人去追究了。

在1983年，电子工业协会发布了RS485协议，是比较早的总线技术。它拥有比RS232协议更好的抗干扰性，而且传输距离达1200米，且可以连接128个设备，一经发布，立刻在智能行业被大规模采用。它采用平衡发送和差分接受，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。因此说RS485是一种非常常见的总线。

早期的产品一般采用的 RS485 的技术。RS485仅仅是物理接口，它只规定了其物理层的相关参数，并没有通讯协议进行详细规定，协议层则有厂家自己定义。正是因为每家公司自行定义的通讯协议，所以RS485 的产品不能直接通讯，需要解读命令开发使用。

正是因为RS485总线协议是一个并不完备的通讯语言，有很大的空间取决于厂家的自行定义。这也就是为什么，同样是声称自己产品属于“485协议”的两个厂家，其产品之间却不能直接进行互联的原因。因为他们所说的语言在很多细节上并不一致。

RS485总线采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态。因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS485 用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用 RS485构成分布式系统。

RS485 一般需要一个主接点（主机），采用轮询的通讯的方式，模块之间采用“手拉手”的接线方式。

总结：

RS485总线：

1. RS485总线一种常见的总线，采用串行的通讯标准。只定义了物理层电器参数，没有协议层的规范。
2. 采用单主从结构，半双工工作方式，用轮询方式通信，任何时只能有一点处于发送状态。
3. 采用平衡发送和差分接受，因此具有抑制共模干扰的能力。
4. 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。
5. 通信距离可达到1200米。
6. RS485 采用一条总线将各个节点“手拉手”方式串接起来，不支持环形或星型网络。
7. RS-485接口开发简单，培训成本低，被广泛使用。
8. CAN 总线

1993 年 11 月，ISO 正式颁布了控制器局域网 CAN 国际标准，为控制器局域网标准化、规范化推广铺平了道路。CAN总线标准之规定了物理层和数据链路层，应用层需要用户自定义。

1983 年德国 BOSCH（博世） 公司为现在汽车应用领先推出的一种串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输差分信号，属于现场总线的范畴，是一种多主控的总线系统。由于其高性能、高可靠性、实时性等等优点现在已应用于智能行业中。

CAN总线非破坏总线仲裁技术，每个节点都有CAN控制器，可以对总线进行检查任何错误，这样可以防止总线数据混乱。如果CAN节点在错误严重的情况下，就会通过自动闭塞来保护总线。

CAN 总线数据段长度最多为 8 个字节，不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN 总线协议采用 CRC 检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。

CAN 总线协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。这种数据块进行编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。

CAN 总线卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，已越来越受到各界的重视，并已公认为最有前途的总线之一。

总结：

CAN总线：

1. 单条总线最多可接110个节点，并可方便地扩充节点数；
2. 多主结构，各节点的地位平等，方便区域组网，总线利用率高；
3. 实时性高，非破坏总线仲裁技术，优先级高的节点无延时；
4. 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；
5. 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；
6. 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。
7. 通信速度较快，通信距离远。最高1Mbps，最远可达10KM。

CAN总线与RS485总线比较：

1. 速度和距离：CAN与RS485高速1Mbit/S传输距离不超过100M，可谓高速距离相似。但是在低速时，5Kbit/S 时可以达到 10KM，而 RS485只能达到约 1.2KM的低速率。可见，CAN在长途传输方面具有绝对优势。
2. 总线的利用率：RS485是单主从结构，即总线只能有一个主机，通信由主机发起，主机没有命令，下节点无法发送，并发送完即回，接收回复后，主机到下一个节点查询，以防止多个节点向总线发送数据，并导致数据混乱。而 CAN-bus 是一个多主机结构，每个节点都有 CAN 控制器，多个节点发送，发送 ID 号自动仲裁，这样可以防止总线数据混乱，而一个节点发送，另一个节点可以检测总线怠速，并立即发送，从而节省主机的查询，提高总线利用率，提高速度。因此，在汽车等系统中具有较高的实时性要求，都使用CAN总线或其他类似的总线。
3. 错误检测机制：rs485只提供物理层，而不提供数据链路层，因此它无法识别错误，除非发生某些短路等物理错误。这很容易造成一个节点的破坏，疯狂向总线发送数据，这样会导致整个总线瘫痪。所以 rs485只要损坏一个节点，总线网络就会全部中断、瘫痪。CAN总线有CAN控制器，可以对总线进行检查任何错误，如果CAN节点在错误严重的情况下，就会通过自动闭塞来保护总线。如果检测到另一个节点错误或其自身的错误，则向总线发送错误帧，以提醒其他节点数据是错误的。如此CAN总线就算一个节点 CPU程序跑飞，就会通过控制器自动锁定来保护总线。所以在网络安全要求很高的情况下都会采用CAN的强大特性。
4. CAN与 485 具有相同的缺陷，模块采用“手拉手”的接线方式，不能连接树状总线。它常常作为大系统的分支连线。
5. 价格和培训费用：RS485的通信在软件上就很方便了，只要懂串口通信就可以编程，而CAN需要底层工程师懂CAN的复杂层次，上位机软件也要懂CAN协议。可以说培训成本高。同时，CAN设备价格约为RS485的两倍。

6.CAN比485的优势体现：

• 通信距离上更远，
• 多主结构总线利用率高，实时性提高，
• 错误检测机制，避免总线瘫痪，网络更安全可靠。

1. KNX总线

KNX 是 Konnex 的缩写。1999 年 5 月，欧洲三大总线协议 EIB、BatiBus 和 EHSA 合并成立了 Konnex 协会，提出了 KNX 协议。该协议以 EIB 为基础，兼顾了 BatiBus 和 EHSA 的物理层规范，并吸收了 BatiBus 和 EHSA 中配置模式等优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。

KNX总线协议遵循OSI模型协议规范，并进行了合理的简化。由物理层、数据链接层、网络层、传输层和应用层组成，会话层和表示层的功能则并入应用层与传输层。每一层的协议规范中都明确的规定了信号在不同层中的表达和传输。

KNX 是唯一全球性的住宅和楼宇控制标准。KNX系统通过一条总线将各个分散的设备连接并分组和赋予不同的功能；系统采用串行数据通讯进行控制、监测和状态报告。KNX是基于事件控制的分布式总线系统，只有当总线上有事件发生时和需要传输信息时才将报文发送到总线上。

在 KNX系统中，总线接法是主干线下接干线，干线下接支线。系统允许有 15 个域，域间通过主干线连接，干线耦合器作为路由器，并管理区域；每个域允许多达 15 条支线路，支线路间通过干线连接，支线耦合器作为路由，并管理支线；每条支线路最多允许连接 64 台设备。每一条主干线、干线、支线，都需要一个变压器来供电，每一条总线之间通过隔离器来区分。

KNX系统可知耦合器（路由器）的作用，干线耦合器和支线耦合器作为网络的节点，作用是为数据传输找到合适的路径和切换链路，确保数据包到达目的地；另外对系统线路中的信号进行过滤后才能进入到干线中，这样可以增加干线的通讯速率。

在整个系统中，所有的传感器、制动器都通过数据线，而制动器则通过控制电源电路来控制电器。所有器件都通过同一条总线进行数据通信，传感器发送命令数据，相应地址上的制动器就执行相应的功能。

此外，整个系统还可以通过预先设置控制参数来实现相应的系统功能，如组命令、逻辑顺序、控制的调节任务等。同时所有的信号在总线上都是以串行异步传输的形式进行传播，也就是说在任何时候，所有的总线设备总是同时接收到总线上的信息，只要总线上不再传输信息时，总线设备即可独立决定将报文发送到总线上。KNX 有三种结构：线形、树形、和星形。

由于KNX总线协议的诸多优点，国家也推出相应的国家标准GB\T20965-2013，这也是唯一有国家标准的物联网智能总线协议。

KNX和RS485区别

KNX则是在物理层，数据链路层，和协议层都有定义，而RS485仅仅是物理接口；

KNX系统，可以自由拓扑结构（线形、树形、和星形），R2485只能手拉手连接；

KNX总线上既可以通讯也可以供电，Rs485需要单独供电。

其实KNX设备能做到的RS485也能做，而KNX更加稳定、高速，施工方便。

KNX总线使用的是KNX协议。KNX协议从物理层到数据链路层以及到应用层，在各个层面都有非常详细和完备的定义。因此，从这个角度来说，KNX总线协议就像是普通话，语言非常精细而且准确。即使是不同厂家生产的KNX设备，都可以完全地实现无缝兼容。RS485总线协议是一个并不完备的通讯语言，有很大的空间取决于厂家的自行定义。这也就是为什么，同样是声称自己产品属于“485协议”的两个厂家，其产品之间却不能直接进行互联的原因。因为他们所说的语言在很多细节上并不一致。简单来说，KNX就像是普通话，不同厂家生产的KNX设备，都可以实现互联互通。RS485就像方言，不同厂家的设备采用的协议指令不一样，不能直接互联互通。