智能樓宇常用智能設(shè)備通信協(xié)議及特點(diǎn)

時(shí)書(shū)政

摘 要：在智能樓宇集成中采用了大量的智能設(shè)備，他們采用了不同的通信協(xié)議，即不同通信設(shè)備完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。通過(guò)通信信道和設(shè)備互連起來(lái)的多個(gè)不同地理位置的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，要使其能協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享，它們之間必須具有共同的語(yǔ)言。交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流，都必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則。這個(gè)規(guī)則就是通信協(xié)議，本文主要探討了常用的六種通信協(xié)議。

（一）RS-232通訊協(xié)議

RS-232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)。

1.傳輸速率

RS-232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特率。

2.傳輸距離

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)誤碼率小于4%時(shí)，要求導(dǎo)線的電容值應(yīng)小于2500PF。對(duì)于普通導(dǎo)線，其電容值約為170PF/M。則允許距離L=2500PF/（170PF/M）=15M。

3.電氣特性

RS-232對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。

在TxD和RxD上：

邏輯1（MARK）=-3V～-15V

邏輯0（SPACE）=+3～+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V～+15V

信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V～-15V

RS-232標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線和9條信號(hào)線兩種，對(duì)于一般雙工通信，僅需三條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。

（二）RS-422電氣規(guī)定

1.傳輸速率

RS-422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K。而RS422/RS485為非標(biāo)準(zhǔn)接口，一般為15針串行接口（也有使用9針接口的），每個(gè)設(shè)備的引腳定義也不一樣。而RS-422為非標(biāo)準(zhǔn)接口，一般為15針串行接口（也有使用9針接口的），每個(gè)設(shè)備的引腳定義也不一樣。

2.電氣特性

RS-422有4根信號(hào)線：兩根發(fā)送、兩根接收，實(shí)際上還有一根信號(hào)地線，共5根線，由于其差分傳輸方式，可以不接地線。RS-422的收與發(fā)是分開(kāi)的所以可以同時(shí)收和發(fā)（全雙工）。

3.傳輸速率

RS-422的最大傳輸距離為1200米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。

（三）RS-485通訊協(xié)議

RS-485標(biāo)準(zhǔn)是在RS232的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)，RS485為非標(biāo)準(zhǔn)接口，一般為15針串行接口（也有使用9針接口的），每個(gè)設(shè)備的引腳定義也不一樣。

1.RS-485的電氣特性：

邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示，接收端“1”為兩線間的電壓差為+200mV；邏輯“0”為兩線間的電壓差為-200mV表示；接口信號(hào)電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片。而RS-485為非標(biāo)準(zhǔn)接口。

2.傳輸速率

RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K。

3.通信接口方式：

RS485接口：異步，半雙工，串行

4.傳輸距離

RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為3000米（理論上的數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作中，極限距離僅達(dá)1200米左右）。另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

（四）CAN總線

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

1.CAN總線的電氣特性

CAN控制器通過(guò)組成總線的2根線（CAN_H和CAN_L）的電位差來(lái)確定總線的電平，為了避免信號(hào)的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。

CAN_H-CAN_L<0.5V時(shí)候?yàn)殡[性的，邏輯信號(hào)表現(xiàn)為"邏輯1"—高電平。

CAN_H-CAN_L>0.9V時(shí)候?yàn)轱@性的，邏輯信號(hào)表現(xiàn)為"邏輯0"—低電平。

發(fā)送方通過(guò)使總線電平發(fā)生變化，將其信息傳遞到CAN總線上，接收方通過(guò)監(jiān)聽(tīng)總線電平，將總線上的消息讀入自己的接收器。

2.傳輸速率

CAN總線的數(shù)據(jù)最高傳輸速率4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125k、250k、500k、1000k。

3.傳輸距離

CAN總線的通訊距離和波特率成反比，速率越低通訊距離就越遠(yuǎn)。在位速率為5千比特位每秒的時(shí)候達(dá)到最大的傳輸距離10公里。其中一般的工程中比較常用的為500K每秒的通訊速率。

CAN與RS485以1Mbit/S的高速率傳輸?shù)木嚯x都不超過(guò)100M，可謂高速上的距離差不多。但是在低速時(shí)CAN以5Kbit/S時(shí)，距離可達(dá)10KM，而485再低的速率也只能到1219米左右（都無(wú)中繼）。可見(jiàn)CAN在長(zhǎng)距離的傳輸上擁有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

（五）韋根協(xié)議

韋根協(xié)議是由摩托羅拉公司制定的一種通訊協(xié)議，它適用于涉及門禁控制系統(tǒng)的讀卡器和卡片的許多特性。

1.韋根協(xié)議的電氣特性

韋根數(shù)據(jù)輸出由二根線組成，分別是DATA0和DATA1；DATA0和DATA1在沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出時(shí)都保持+5V高電平。若輸出為0，則DATA0拉低一段時(shí)間（負(fù)脈沖寬度TP=100微秒）；若輸出為1，則DATA1拉低一段時(shí)間。

DATA0：暫定，蘭色，P2.5（通常為綠色）。

DATA1：暫定，白色，P2.6（通常為白色）。

GND：（通常為黑色），暫定信號(hào)地。

2.傳輸距離

理論傳輸距離達(dá)110米，實(shí)際傳輸在80米左右。

3.接口連接

韋根協(xié)議接口的接線，主要用在門禁控制器與前端識(shí)讀設(shè)備上，前端的指紋儀、人臉識(shí)別儀、讀卡器等只有兩根數(shù)據(jù)線DATA0和DATA1、兩根電源線12V+、12V-，但是門禁控制器卻是網(wǎng)口，在連接時(shí)，制作一根網(wǎng)線，一端為568B接口插入門禁控制器，另一端橙白線、橙線連接至相應(yīng)設(shè)備的12V+，棕白線、棕線連接至相應(yīng)設(shè)備的12V-，藍(lán)白線連接至DATA0，綠線連接至DATA1。

（六）消防二總線

二總線是一種相對(duì)于四線系統(tǒng)（兩根供電線路、兩根通訊線路），將供電線與信號(hào)線合二為一，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)和供電共用一個(gè)總線的技術(shù)。二總線節(jié)省了施工和線纜成本，給現(xiàn)場(chǎng)施工和后期維護(hù)帶來(lái)了極大的便利。在消防、儀表、傳感器、工業(yè)控制等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。

1.電氣特性

它既負(fù)責(zé)供電，也負(fù)責(zé)回饋電信號(hào)。兩根總線之間是有電壓電流的。通訊信號(hào)就在這信號(hào)線上傳輸，因?yàn)樗捎玫耐ㄓ崊f(xié)議不同，所以不同品牌的產(chǎn)品的電壓不一樣。采用下行數(shù)據(jù)采用電壓信號(hào)，上行數(shù)據(jù)采用電流信號(hào)的方式，在多點(diǎn)數(shù)、遠(yuǎn)距離、布線復(fù)雜的系統(tǒng)可供了可靠的穩(wěn)定性。利用24V直流通斷向總線上的子設(shè)備發(fā)送信號(hào)，根據(jù)總線上的設(shè)備阻抗變化接收子設(shè)備應(yīng)答信號(hào)。

下傳：信號(hào)電平：邏輯1為≤24V，邏輯0為電壓下降10V以上且≥12V。

上傳：信號(hào)電流：邏輯1電流為≤1.5mA，邏輯0電流為加上脈沖電流11-20mA。

2.傳輸距離

二總線通訊距離可以達(dá)到1000米（可靠值）甚至3000米無(wú)需中繼器。

3.傳輸速率

波特率：5Kbps。