M—BUS总线与485总线的比较.doc

M—BUS总线与485总线的原理与比较
北京五洲创业科技有限公司
郭彦辰
2013年7月19日
M-BUS（meterbus仪表总线）总线是欧洲开发的仪表总线，与485总线共同之处有：均可以采用双绞线传输，均可以组成点对多点通信网络，均可以连接256个终端。
两种总线从使用角度看，好像区别不大，但仔细研究发现，其原理差别极大，也直接导致使用效果差别极大，主要表现在以下几个方面：
网络结构
从原理上看，485总线采用平衡传输方式，这就意味着需要终端阻抗匹配，同时也意味着，485总线不支持星型总线结构，和网络分支，只能采用线型网络，这就是为什么通常在网络终端并接一个120欧姆的电阻，和终端设备一般采用手拉手方式连接。而M-BUS总线采用非平衡传输，不需要终端阻抗匹配，可支持星型网络，和网络分支，可组成星型、线型、树型网络。
总线容错
485总线主机与从机的接口电气参数完全相同，即发送时均为低阻，驱动能力可达250毫安，也就意味着一旦有一个终端的485接口出现故障，就会持续向总线提供驱动力可达250毫安的高电平或低电平，导致整个总线瘫痪，且不易查出故障点，有485总线使用经验的工程师，无一例外都会遇到此种问题，一般可采用在每个终端的AB线上串接限流电阻的方式，来提高485接口的安全性，但要牺牲一条总线上可连接的终端数量，且并不能解决一个终端接口出现故障导致总线瘫痪的个问题，可以说这个问题无解。而M-BUS总线的主机接口与从机接口截然不同，M-BUS主机发送“0”“1”信号，是通过发送不同的电平来区分发送的是“0”还是“1”，而主机接收则是以判别总线电流方式判别接收到的是“0”还是“1”，但总线电流等于总线空闲时的电流时，认为收到一个“1”，当发现总线电流比总线空闲时的电流大15毫安时，则认为收到一个“0”，主机在空闲时，发送一个高电平（DC24V~DC36V，一般不低于18V）驱动能力从500毫安~数安培由主机生产厂家自己设定，当主机发送低电平时，发送一个比空闲时电平低8V的电平，驱动能力可达500毫安~数安培。而从机在空闲时，从总线上吸收1.5~2毫安的电流，当收到一个比总线空闲电平低8V的电平时，就认为接收到一个“0”信号，当总线电平等于空闲电平时认为收到一个“1”信号。当从机发送“1”时只从总线吸收1.5~2毫安的电流，当从机发送“0”信号时，则从总线上吸收20毫安的电流。当一个终端的接口出现故障时，最多从总线多取20毫安电流，相对于主机500毫安~数安培的驱动能力来讲，其影响微乎其微，不会导致总线瘫痪，以此类推，即便有数十个乃至100多个终端的接口出现故障，只要总线的空闲电压还在18V以上，总线就可以正常工作。
总线抗差模干扰能力
在半双工通信网络中，当总线空闲时，无论主机还是从机，均处于接收状态。485总线中，主机和从机的通信接口一般采用MAX485SN75176或其他485专用芯片，这些专用芯片在接收状态时，其总线接口阻抗不小于12KΩ，加上阻抗匹配的阻抗，总线的总体阻抗不小于50Ω，二总线信号识别阈值仅有200mV，而M-BUS总线的阻抗一般不大于10欧姆，而信号识别阈值达8V，可见M-BUS总线抗差模干扰能力非485总线可比。
总线抗共模干扰能力
RS-485接口由于采用差分方式传输信号方式，不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了，但在实际应用中总线两端的设备各有自己的地线，而设备的地电位差小则几十毫伏，大则几伏甚至10V以上，当总线处于发送状态时，所产生的共模电压可能在±10V以上，并伴有强烈的干扰，而485接口过压能力为-7V/+12V，轻则总线不能工作，重则导致设备的485接口损坏，从而导致总线瘫痪，这也是实际应用中造成485接口损坏的主要原因。而M-BUS总线，靠电流环工作，不会因自身收发产生共模干扰。
传输特性
485总线最大传输距离为1200米，最大传输速率可达10Mb，但双绞线平衡传输模式，传输速率与传输距离成反比，当传输距离达到100米时，最大传输速率不大于1Mb，在实际应用中，由于增加传输线路的抗干扰性，提高传输的稳定性，以及保证误码率的需要，在接口和线路上增加附属电路，从而影响了最大传输速率，且要使用屏蔽线，一般要接终端阻抗匹配电阻，在1000米下通信速率不超过9600bps，在100米下，传输速率不超过250Kb。而M-BUS总线由于自身的抗干扰能力很强，传输一般不需要屏蔽线，但由于其主从机收发模式不同，从机的就扣电气特性略呈电容性，其最大传输速率一般不高于20Kb，且受线路长度影响不大，传输距离即便只有100米传输速率也不超过20Kb，在1000米下也可以不低于9600bps，且不必是屏蔽线。
单总线网络规模
485接口可驱动的总线节点数量的理论值是