常用串行通信协议介绍

RS232、RS485和CAN是三种常见的串行通信协议，广泛应用于工业控制、汽车电子、自动化设备等领域。它们各有特点，适用于不同的场景。以下是它们的详细特性及区别：

---

1. RS232

特性：

• 通信方式：全双工（可同时收发）。
• 传输距离：较短（一般不超过15米，速率降低时可延长至30米）。
• 数据传输速率：较低（典型速率9.6kbps～115.2kbps，最高可达1Mbps但距离受限）。
• 信号类型：单端信号（对地电压差），易受干扰。
• 连接方式：点对点（1对1通信），无法直接组网。
• 电平标准：
  • 逻辑1：-3V～-15V。
  • 逻辑0：+3V～+15V。
• 典型应用：计算机串口、老式调制解调器、工控设备调试接口。

缺点：

• 抗干扰能力差，长距离通信时需屏蔽线。
• 无法支持多节点组网。

---

2. RS485

特性：

• 通信方式：半双工（需切换收发状态）或全双工（需4线制）。
• 传输距离：较长（可达1200米，速率降低时）。
• 数据传输速率：较高（10Mbps@短距离，100kbps@1200米）。
• 信号类型：差分信号（A/B两线电压差），抗干扰能力强。
• 连接方式：多点总线（1主多从或多主），支持最多32～256个节点（取决于驱动芯片）。
• 电平标准：
  • 逻辑1：B-A > +200mV。
  • 逻辑0：B-A < -200mV。
• 典型应用：工业自动化（PLC、传感器）、楼宇控制、Modbus协议。

优点：

• 抗干扰能力强，适合工业环境。
• 支持长距离和多节点组网。

缺点：

• 需协议层解决总线冲突（如Modbus的轮询机制）。
• 半双工模式下需切换收发方向。

---

3. CAN（Controller Area Network）

特性：

• 通信方式：半双工（多主竞争总线）。
• 传输距离：中长距离（40米@1Mbps，1km@50kbps）。
• 数据传输速率：中等（最高1Mbps，距离越高速率越低）。
• 信号类型：差分信号（CAN_H/CAN_L），抗干扰能力极强。
• 连接方式：多主对等网络，支持广播和优先级仲裁。
• 电平标准：
  • 显性电平（逻辑0）：CAN_H > CAN_L（差分电压>1.5V）。
  • 隐性电平（逻辑1）：CAN_H ≈ CAN_L（差分电压≈0V）。
• 协议特点：
  • 基于消息ID的优先级仲裁（非地址寻址）。
  • 自带错误检测和重传机制（高可靠性）。
• 典型应用：汽车电子（CAN Bus）、工业设备（CANopen）、医疗设备。

优点：

• 高可靠性，适合恶劣环境（如汽车电磁干扰场景）。
• 多主架构，无需中心节点，扩展灵活。

缺点：

• 协议复杂，硬件成本较高。
• 实时性受总线负载影响。

---

三者的主要区别

特性	RS232	RS485	CAN
通信方式	全双工	半双工/全双工	半双工（多主竞争）
传输距离	<15米	≤1200米	≤1km（速率相关）
速率	低（≤1Mbps）	高（≤10Mbps）	中（≤1Mbps）
抗干扰	差（单端信号）	强（差分信号）	极强（差分+错误处理）
拓扑结构	点对点	多点总线	多主总线
节点数量	1对1	32～256	理论上无严格限制
协议复杂度	简单（无协议层）	中等（需自定义协议）	复杂（自带仲裁/错误处理）
典型应用	调试接口、终端设备	工业Modbus、传感器网络	汽车、高可靠性工业系统

---

选择建议

• RS232：仅用于短距离、低速的简单设备调试。
• RS485：适合中长距离、多节点的工业通信（如Modbus）。
• CAN：适用于高可靠性、多主竞争的复杂系统（如汽车或实时控制）。

每种协议均有其适用场景，需根据距离、速率、节点数和可靠性需求综合选择。