智能楼宇常用智能设备通信协议及特点

时书政

摘 要：在智能楼宇集成中采用了大量的智能设备，他们采用了不同的通信协议，即不同通信设备完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的数据通信系统，要使其能协同工作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。这个规则就是通信协议，本文主要探讨了常用的六种通信协议。

（一）RS-232通讯协议

RS-232是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号。

1.传输速率

RS-232标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特率。

2.传输距离

RS-232C标准规定：当误码率小于4%时，要求导线的电容值应小于2500PF。对于普通导线，其电容值约为170PF/M。则允许距离L=2500PF/（170PF/M）=15M。

3.电气特性

RS-232对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

在TxD和RxD上：

逻辑1（MARK）=-3V～-15V

逻辑0（SPACE）=+3～+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V～+15V

信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V

RS-232标准设有25条信号线和9条信号线两种，对于一般双工通信，仅需三条信号线就可实现，一条发送线、一条接收线及一条地线。

（二）RS-422电气规定

1.传输速率

RS-422标准规定的数据传输速率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K。而RS422/RS485为非标准接口，一般为15针串行接口（也有使用9针接口的），每个设备的引脚定义也不一样。而RS-422为非标准接口，一般为15针串行接口（也有使用9针接口的），每个设备的引脚定义也不一样。

2.电气特性

RS-422有4根信号线：两根发送、两根接收，实际上还有一根信号地线，共5根线，由于其差分传输方式，可以不接地线。RS-422的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工）。

3.传输速率

RS-422的最大传输距离为1200米，最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大傳输速率仅为1Mb/s。

RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

（三）RS-485通讯协议

RS-485标准是在RS232的基础上发展来的，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，后命名为TIA/EIA-485-A标准，RS485为非标准接口，一般为15针串行接口（也有使用9针接口的），每个设备的引脚定义也不一样。

1.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，接收端“1”为两线间的电压差为+200mV；逻辑“0”为两线间的电压差为-200mV表示；接口信号电平比RS-232降低了，就不易损坏接口电路的芯片。而RS-485为非标准接口。

2.传输速率

RS-485的数据最高传输速率1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K。

3.通信接口方式：

RS485接口：异步，半双工，串行

4.传输距离

RS-485接口的最大传输距离标准值为3000米（理论上的数据，在实际操作中，极限距离仅达1200米左右）。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。

（四）CAN总线

CAN是控制器局域网络的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准，是国际上应用最广泛的现场总线之一。

1.CAN总线的电气特性

CAN控制器通过组成总线的2根线（CAN_H和CAN_L）的电位差来确定总线的电平，为了避免信号的反射和干扰，还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。

CAN_H-CAN_L<0.5V时候为隐性的，逻辑信号表现为"逻辑1"—高电平。

CAN_H-CAN_L>0.9V时候为显性的，逻辑信号表现为"逻辑0"—低电平。

发送方通过使总线电平发生变化，将其信息传递到CAN总线上，接收方通过监听总线电平，将总线上的消息读入自己的接收器。

2.传输速率

CAN总线的数据最高传输速率4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125k、250k、500k、1000k。

3.传输距离

CAN总线的通讯距离和波特率成反比，速率越低通讯距离就越远。在位速率为5千比特位每秒的时候达到最大的传输距离10公里。其中一般的工程中比较常用的为500K每秒的通讯速率。

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。但是在低速时CAN以5Kbit/S时，距离可达10KM，而485再低的速率也只能到1219米左右（都无中继）。可见CAN在长距离的传输上拥有绝对的优势。

（五）韦根协议

韦根协议是由摩托罗拉公司制定的一种通讯协议，它适用于涉及门禁控制系统的读卡器和卡片的许多特性。

1.韦根协议的电气特性

韦根数据输出由二根线组成，分别是DATA0和DATA1；DATA0和DATA1在没有数据输出时都保持+5V高电平。若输出为0，则DATA0拉低一段时间（负脉冲宽度TP=100微秒）；若输出为1，则DATA1拉低一段时间。

DATA0：暂定，兰色，P2.5（通常为绿色）。

DATA1：暂定，白色，P2.6（通常为白色）。

GND：（通常为黑色），暂定信号地。

2.传输距离

理论传输距离达110米，实际传输在80米左右。

3.接口连接

韦根协议接口的接线，主要用在门禁控制器与前端识读设备上，前端的指纹仪、人脸识别仪、读卡器等只有两根数据线DATA0和DATA1、两根电源线12V+、12V-，但是门禁控制器却是网口，在連接时，制作一根网线，一端为568B接口插入门禁控制器，另一端橙白线、橙线连接至相应设备的12V+，棕白线、棕线连接至相应设备的12V-，蓝白线连接至DATA0，绿线连接至DATA1。

（六）消防二总线

二总线是一种相对于四线系统（两根供电线路、两根通讯线路），将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术。二总线节省了施工和线缆成本，给现场施工和后期维护带来了极大的便利。在消防、仪表、传感器、工业控制等领域广泛的应用。

1.电气特性

它既负责供电，也负责回馈电信号。两根总线之间是有电压电流的。通讯信号就在这信号线上传输，因为所采用的通讯协议不同，所以不同品牌的产品的电压不一样。采用下行数据采用电压信号，上行数据采用电流信号的方式，在多点数、远距离、布线复杂的系统可供了可靠的稳定性。利用24V直流通断向总线上的子设备发送信号，根据总线上的设备阻抗变化接收子设备应答信号。

下传：信号电平：逻辑1为≤24V，逻辑0为电压下降10V以上且≥12V。

上传：信号电流：逻辑1电流为≤1.5mA，逻辑0电流为加上脉冲电流11-20mA。

2.传输距离

二总线通讯距离可以达到1000米（可靠值）甚至3000米无需中继器。

3.传输速率

波特率：5Kbps。