门禁的大脑--门禁控制器5、门禁控制器的通讯方式2

时间：2022-11-29

门禁系统在一条总线上连接多256个门禁控制器，管理计算机为主设备，门禁控制器为从属设备，从属设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信，这个管理方式就像有的黑社会，管理计算机是，门禁设备是小弟，可以和每个小弟沟通，但小弟之间串谋就是造反啦。RS-422共需四根线来传输信号，两根负责接收，两根负责发射，各忙各的，发送和接收互不干扰，因此不必控制数据方向，只是每次只能和一个小弟说话，与各位小弟谈一圈也要耗费一些时间，管理的小弟越多，沟通的时间越长，专业的说法叫轮询时间。RS-422这种单机发送，多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准， RS422通讯方式的缺点是布线成本高，但其为双工通讯方式，相对速率较快，差动传输抑制共模干扰，是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是RS422与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要地线。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，因为电脑技术的发展，windows8系统根本不支持串口通讯，串口逐渐被取消，这种通讯方式也就越来越不方便了，目前使用RS422通讯的门禁是越来越少了。

RS-485通讯方式曾经是门禁控制器与管理中心计算机的主流通讯方式，请注意：曾经！就像前妻是曾经的妻子，现在已经分道扬镳了，看这张照片你就会深深感到岁月的无情，曾经金庸的梦中情人，小龙女和王语嫣的原型，也有年迈的一天， RS-485通讯方式现在已经失宠了，不论如何我们不是那种见异思迁的人，对于曾经为门禁的通讯立下汗马功劳的RS-485通讯方式我们还是要好好了解一下的。

这个世界总是不乏牛人的存在的，RS-422在当年已经具备一定的传输优势了，大家觉得还可以加节省，为什么非要用四根线，两根线不能传输吗？接收和发射分别用两组通讯，如果都用一组来通讯，不就省下了一组线吗！用这一组线既做接收又做发射，不是一样传输数据吗！于是RS-485通讯方式诞生了，其采用半双工的方式进行通讯，只需两根线便可发送和接收数据。等等，在这里有必要为新入行的菜鸟做一个知识普及，什么是单工？什么是双工？什么是半双工？把数据传输比喻成管理计算机与门禁控制器之间的通话吧，单工就是广播，管理计算机在广播里面说，所有门禁控制器都能听，但门禁控制器不能反过来对管理计算机说话，这就是单工；双工就是电话，管理计算机和门禁控制器可以同时说又同时听，在你的大脑能够应付得来的情况下，说和听是互不影响的，这就是双工；半双工就是对讲机，说之前要按下说话按钮，你就只能说话，而听不到对方说话了，松开按钮就只能听不能说，这就是半双工， RS-485通讯方式就是这样一种通讯模式。

因为RS-485是从RS-422进化来的，依然继承了RS-422的优点，比如传输距离远，通讯设备简单，布线方便等特点。当然，随着网络的发展，与TCP/IP相比RS-485也显示出诸多不足，通讯速度慢，抗干扰能力差等，现在已经在逐步淡出市场，当前的市场中还是能够看到具有RS-485通讯方式的门禁控制器，其用量已经逐渐减少。

1983年EIA在RS-422基础上制定了RS-485标准，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，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共**围。 RS485和RS422的基本的通讯机理是一致的，同样是差动传输，它的优点在于把原来RS422的双工通讯改为半双工通讯方式，只需485+和485-就可实现通讯，两根线既用作收，又用作发，但不可以同时进行，所以称之为半双工。在门禁工程中，管理计算机通过 RS232 /RS485转换器，依次连接多台门禁控制器，采用轮询的方式，对总线上的设备轮流进行通讯。RS-485的电气特性：逻辑“1”485+和485-之间的电压差为+（2—6） V；逻辑“0”485+和485-之间的电压差为 -（2—6）V，且该电平与TTL电平信号兼容，可方便与TTL电路连接，啥叫TTL电平信号呢，数字通讯中常用到的二进制数字，就是1和0，用+5V高电平表示为逻辑“1”,0V低电平表示为逻辑“0”，通过这样的一组脉冲来传送数据就叫TTL电平信号。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性能好。通讯转换器的端口485+ 485- ，分别对应连接门禁控制器的通讯端口 485+和485-，在门禁工程中远的门禁控制器到计算机的连线理论上的距离是1200米，如果距离**长，可以选购 485中继器，理论上一个通讯转换器可连接256台RS485门禁控制器，这是理论的数字，实际应用时，根据现场环境，通讯距离等因素，进行配置，不要太贪心，一个回路连接的门禁控制器尽量不要**过100台，连接RS-485线路的总长度也不要**过800米。如果有多门禁控制器需要连接，那就出点血，采用多串口扩展卡或者485HUB来解决， RS485通讯属于差动传输，为了避免干扰，总线必须用双绞线，标准的RS485通讯线是2*1.0的屏蔽双绞线，但因为很难在市场上买到，工程中常常用**五类屏蔽网线中的一组线来代替，注意啊，是一组，只用一组，其余闲着不用，有的人怕一组的通讯能力不足，就把几根线并在一起使用，结果破坏了双绞的抗干扰能力，反倒无法通讯。如果不采用双绞线干扰将非常大，甚至导致通讯不稳定或者无法通讯。RS485通讯的标准模式为手拉手连接方式，建议不要采用星型连接，与RS-422通讯相同，RS-485通讯也要连接120欧姆的终端电阻。

TCP/IP 通讯方式是现在门禁控制器到管理中心计算机的主要通讯方式，既可以依托原有的网络实现通讯，甚至通过INTERNET网络，实现远端通讯，也可以重新搭建独立的网络，实现门禁控制器到管理计算机之间的通讯，甚至可以将管理中心设置在云端，管理分布在网络各处的门禁控制器，管理终端或移动终端只需登录云端服务器，便可以管理相应的门禁控制器，TCP/IP通讯方式的出现，使门禁系统加稳定，通讯速度快，安装也加方便。

不论是RS-232、RS-422、RS-485还是TCP/IP都是一种通讯协议，首先要解决的是门禁管理中心与门禁控制器之间的对话问题，所说的协议就是一个标准的语言，两个人之间说话语言要通，否则就没法交流，为什么猫和狗没办法做朋友，就是语言有问题，猫对狗说：“你好啊”，狗理解的意思就成了“找削啊”，不才怪呢，那种猫和狗能够做朋友的特例，就是他们其中一个学了一门外语，扯远了，还接着说我们的TCP/IP通讯协议。话说国际标准化组织(ISO)定义了网络协议的基本框架，就是所谓的OSI模型。要制定一套通讯协议，内容会很多，比如要考虑管理中心电脑如何找到网络上的门禁控制器，管理中心电脑在发送信息给门禁控制器时是否需要门禁控制器进行反馈，管理中心电脑传送给门禁控制器的数据格式又是怎样的？晕了，晕了，内容太多太杂，所以OSI模型将这些通讯标准进行层次划分，每一层次解决一个类别的问题，这样就使得标准的制定简单化了，看看，高手总是让复杂的事情简单，让简单的事情复杂的那是找茬的。OSI模型制定的层数还不少，总共七层标准模型，分别是：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。

虽然国际标准化组织制定了这样一个网络协议的模型，但是实际上互联网通讯使用的网络协议是TCP/IP网络协议。TCP/IP 是一个协议族，也是按照层次划分。共四层：应用层，传输层，互联网络层，网络接口层。那么TCP/IP协议和OSI模型是什么关系呢？OSI网络协议模型，是一个参考模型，而TCP/IP协议是事实上的标准。TCP/IP协议参考了OSI模型，但是并没有严格按照OSI规定的七层去划分标准，升华了，只划分了四层，这样会简单点，层次太多时，你都弄不清楚某个协议是哪个层次的。TCP/IP协议和OSI模型也并不冲突，TCP/IP协议中的应用层协议，就对应了OSI中的应用层，表示层，会话层。就像以前有工业部和信息产业部，现在实行大部制后只有一个部门，但是这个部门还是要做以前两个部门一样多的事情，本质上没有多大的差别。TCP/IP中有两个重要的协议，传输层的TCP协议和互连网络层的IP协议，因此就拿这两个协议的名称组合在一起作为代表，来命名整个协议。

TCP/IP协议总共有四个层次，但我们并不关心所有层次的协议，主要关注应用层和传输层的协议就足够了，互联网层和网络接口层大家都不会太关心。就像收到一封信，我们关心的是快递还是挂号信，当然也关心信的内容，至于是谁来送信，在哪里转车，这些都是邮政局的事，who care。

那咱们就先说说传输层，传输层有多个协议，但主要的是TCP协议和UDP协议，两个协议的区别在于TCP协议需要接收方反馈，UDP协议不需要接收方反馈，因此，TCP传输比UDP传送可靠，但是TCP传输的效率就不如UDP了，对于门禁系统来讲必须要知道你发送的信息是否收到，否则就摊上大事了，所以门禁传输宁愿舍弃一部分速度，也必须选用TCP协议。

至于应用层的协议就多了，并且每一个协议代表一种类型的服务，HTTP协议---万维网服务，FTP协议---文件传送服务，POP3---邮件服务，SOAP协议---webService服务。其中让人不好理解的是，HTTP 在国内被翻译为“**文本传输协议”，因为“transfer”在中文里有“传输”的含意，导致很多人误以为HTTP属于传输层，其实符合原义的译名应该为“**文本转移协议”，按这种翻译把它划到应用层就合理多了。

TCP/IP 通讯协议是当前计算机网络通用性标准协议，具有传输速度快，兼容性好等优点。门禁控制器在网络中就等同于一个终端电脑，其接入方式和局域网的HUB和计算机网卡的接入方式一样。在小型局域网内，通讯距离可以通过HUB的级联延长通讯距离，每一级的通讯距离达100米，可以级联多级。而且在大型局域网可以通过光纤无线等多种方式延长到很远，甚至跨城市，也可以通过互联网实现数千公里的联网。负载数量理论上没有限制，HUB可以级联，成千上万台门禁控制器组网都没有问题，并且通讯速度比RS485通讯速度快几十倍，以carea产品为例，CR-3225门禁双门控制器采用的网络型单片机，它有一个TCP/IP接口和一个RS485接口，使用TCP/IP 接口的通讯速度是RS485接口的四十倍左右。TCP/IP每秒上传权限或者下载达数百条。TCP/IP 参考模型不仅被所有广域计算机网络的* ARPANET 所使用，也被 ARPANET 的继承者——**范围内的Internet所使用。ARPANET 是由美国部资助的一个研究网络，它租用电话线，将几百所大学和**部门的计算机设备连接起来，后来卫星和无线电网络也加入进来，原来的协议在与他们互联时遇到了问题，所以需要一种新的参考体系结构，经过了两个基本协议融合，这个体系结构后来演变成了TCP/IP 参考模型，由于美国部担心一些贵重的机器、路由器和互联网关可能会突然崩溃，所以，另一个主要目标是，即使在子网硬件有丢失的情况下，网络必须还能够继续工作，原有的通讯不会被打断。即使源机器和目标机器之间的某一些机器或者传输线路突然不能工作了，只要源机器和目标机器仍然还在工作，那么它们之间的连接还可以继续进行下去,而且，由于不同应用的需求差别很大，迫切需要一种灵活的网络体系结构,所有这些需求导致终选择了分组交换网络，它以一个无连接的互联网络层为基础。这一层成为互联网层，它是将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层，该层的任务是，允许主机将分组发送到任何网络上，并且让这些分组独立地到达目标端。这些分组到达的顺序可能与它们被发送时的顺序不同，在这种情况下，如果有必要保证顺序递交的话，则重新排列这些分组的任务由高层来负责。互联网层定义了正式的分组格式和协议，该协议称为 IP（Inter Protocol）。互联网层的任务是将IP分组投递到他们该去的地方。很显然，分组路由和避免拥塞是这里的主要问题。在TCP/IP模型中，位于互联网层之上的那一层现在通常称为传输层（transport layer）。它的设计目标是，允许源和目标主机上的对等体之间可以进行对话。**个是TCP（Transport Control Protocol），传输控制协议，它可靠地将从一台机器发出的字节流正确无误地递交到互联网上的另一台机器上。它先把输入的字节流分割成单独的报文，并把这些报文传递给互联网层，在目标方，负责接收数据的TCP进程把收到的报文重新装配到输出流中。TCP还负责处理流控制，以便保证一个的发送方不会因为发送太多的报文，**出了一个慢速接收方的处理能力而丢失。主机必须通过某个协议连接到网络上，以便可以将分组报文发送到网络上。

门禁控制器到管理中心采用RS485通讯方式和TCP/IP通讯方式的优缺点比较：

RS-485通讯方式的优点：设备成本和布线成本都比较低廉，直接用双绞线单独组成RS-485网络，*增加其它网络设备，RS-485网络的传输距离较远，*中继便可达到800米的传输距离，门禁设备可以手拉手串接，节省设备、线材和施工，不会受到其它设备共用网络的干扰，不占用网络资源。

RS485通讯方式的缺点：网络容量受限制，一个com口理论上可以连接256个门禁机，但实际不要**过100台，每台电脑多可以扩展到16个com口，因为是手拉手连接，一旦出现线路问题就会有一排门禁控制器通讯中断，连接顺序需做好备档，否则一旦出现中断都不知道去哪里找问题，并且无法实现跨区域的远距离组网，通讯速率较慢，当门数较多时会明显感觉上传和下载时间较长。

TCP/IP 通讯方式的优点：可以利用原有网络，节省部分布线费用，尤其是跨楼布线和远距离布线，只要网络所及，那都不是事儿，扩展方便，增加设备时只需连入网络即可，维护也比较方便，抗干扰能力强，通讯速率快，系统容量大，一个门禁网络能够容纳的门禁控制器数量大，可以跨地区组网。

TCP/IP通讯方式缺点：设备成本会**RS485门禁控制器，并且要占用网络的资源，毕竟一个单位的网络接口是有限的，如果原来没有现成的网络，需重新搭建网络，需要增加很多设备，包括交换机等，线路是从每台门禁控制器布网络线到交换机，使用线材较多。

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