門禁的大腦--門禁控制器5、門禁控制器的通訊方式2

時間：2022-11-29

門禁系統(tǒng)在一條總線上連接多256個門禁控制器，管理計算機為主設備，門禁控制器為從屬設備，從屬設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信，這個管理方式就像有的黑社會，管理計算機是，門禁設備是小弟，可以和每個小弟溝通，但小弟之間串謀就是造反啦。RS-422共需四根線來傳輸信號，兩根負責接收，兩根負責**，各忙各的，發(fā)送和接收互不干擾，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，只是每次只能和一個小弟說話，與各位小弟談一圈也要耗費一些時間，管理的小弟越多，溝通的時間越長，專業(yè)的說法叫輪詢時間。RS-422這種單機發(fā)送，多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標準， RS422通訊方式的缺點是布線成本高，但其為雙工通訊方式，相對速率較快，差動傳輸抑制共模干擾，是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因，這正是RS422與RS232的根本區(qū)別，因為RS232是單端輸入輸出，雙工工作時至少需要地線。RS422通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，因為電腦技術的發(fā)展，windows8系統(tǒng)根本不支持串口通訊，串口逐漸被取消，這種通訊方式也就越來越不方便了，目前使用RS422通訊的門禁是越來越少了。

RS-485通訊方式曾經(jīng)是門禁控制器與管理中心計算機的主流通訊方式，請注意：曾經(jīng)！就像前妻是曾經(jīng)的妻子，現(xiàn)在已經(jīng)分道揚鑣了，看這張照片你就會深深感到歲月的無情，曾經(jīng)金庸的夢中情人，小龍女和王語嫣的原型，也有年邁的一天， RS-485通訊方式現(xiàn)在已經(jīng)失寵了，不論如何我們不是那種見異思遷的人，對于曾經(jīng)為門禁的通訊立下汗馬功勞的RS-485通訊方式我們還是要好好了解一下的。

這個世界總是不乏牛人的存在的，RS-422在當年已經(jīng)具備一定的傳輸優(yōu)勢了，大家覺得還可以加節(jié)省，為什么非要用四根線，兩根線不能傳輸嗎？接收和**分別用兩組通訊，如果都用一組來通訊，不就省下了一組線嗎！用這一組線既做接收又做**，不是一樣傳輸數(shù)據(jù)嗎！于是RS-485通訊方式誕生了，其采用半雙工的方式進行通訊，只需兩根線便可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。等等，在這里有必要為新入行的菜鳥做一個知識普及，什么是單工？什么是雙工？什么是半雙工？把數(shù)據(jù)傳輸比喻成管理計算機與門禁控制器之間的通話吧，單工就是廣播，管理計算機在廣播里面說，所有門禁控制器都能聽，但門禁控制器不能反過來對管理計算機說話，這就是單工；雙工就是電話，管理計算機和門禁控制器可以同時說又同時聽，在你的大腦能夠應付得來的情況下，說和聽是互不影響的，這就是雙工；半雙工就是對講機，說之前要按下說話按鈕，你就只能說話，而聽不到對方說話了，松開按鈕就只能聽不能說，這就是半雙工， RS-485通訊方式就是這樣一種通訊模式。

因為RS-485是從RS-422進化來的，依然繼承了RS-422的優(yōu)點，比如傳輸距離遠，通訊設備簡單，布線方便等特點。當然，隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，與TCP/IP相比RS-485也顯示出諸多不足，通訊速度慢，抗干擾能力差等，現(xiàn)在已經(jīng)在逐步淡出市場，當前的市場中還是能夠看到具有RS-485通訊方式的門禁控制器，其用量已經(jīng)逐漸減少。

1983年EIA在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共**圍。 RS485和RS422的基本的通訊機理是一致的，同樣是差動傳輸，它的優(yōu)點在于把原來RS422的雙工通訊改為半雙工通訊方式，只需485+和485-就可實現(xiàn)通訊，兩根線既用作收，又用作發(fā)，但不可以同時進行，所以稱之為半雙工。在門禁工程中，管理計算機通過 RS232 /RS485轉換器，依次連接多臺門禁控制器，采用輪詢的方式，對總線上的設備輪流進行通訊。RS-485的電氣特性：邏輯“1”485+和485-之間的電壓差為+（2—6） V；邏輯“0”485+和485-之間的電壓差為 -（2—6）V，且該電平與TTL電平信號兼容，可方便與TTL電路連接，啥叫TTL電平信號呢，數(shù)字通訊中常用到的二進制數(shù)字，就是1和0，用+5V高電平表示為邏輯“1”,0V低電平表示為邏輯“0”，通過這樣的一組脈沖來傳送數(shù)據(jù)就叫TTL電平信號。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性能好。通訊轉換器的端口485+ 485- ，分別對應連接門禁控制器的通訊端口 485+和485-，在門禁工程中遠的門禁控制器到計算機的連線理論上的距離是1200米，如果距離**長，可以選購 485中繼器，理論上一個通訊轉換器可連接256臺RS485門禁控制器，這是理論的數(shù)字，實際應用時，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，通訊距離等因素，進行配置，不要太貪心，一個回路連接的門禁控制器盡量不要**過100臺，連接RS-485線路的總長度也不要**過800米。如果有多門禁控制器需要連接，那就出點血，采用多串口擴展卡或者485HUB來解決， RS485通訊屬于差動傳輸，為了避免干擾，總線必須用雙絞線，標準的RS485通訊線是2*1.0的屏蔽雙絞線，但因為很難在市場上買到，工程中常常用**五類屏蔽網(wǎng)線中的一組線來代替，注意啊，是一組，只用一組，其余閑著不用，有的人怕一組的通訊能力不足，就把幾根線并在一起使用，結果破壞了雙絞的抗干擾能力，反倒無法通訊。如果不采用雙絞線干擾將非常大，甚至導致通訊不穩(wěn)定或者無法通訊。RS485通訊的標準模式為手拉手連接方式，建議不要采用星型連接，與RS-422通訊相同，RS-485通訊也要連接120歐姆的終端電阻。

TCP/IP 通訊方式是現(xiàn)在門禁控制器到管理中心計算機的主要通訊方式，既可以依托原有的網(wǎng)絡實現(xiàn)通訊，甚至通過INTERNET網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠端通訊，也可以重新搭建獨立的網(wǎng)絡，實現(xiàn)門禁控制器到管理計算機之間的通訊，甚至可以將管理中心設置在云端，管理分布在網(wǎng)絡各處的門禁控制器，管理終端或移動終端只需登錄云端服務器，便可以管理相應的門禁控制器，TCP/IP通訊方式的出現(xiàn)，使門禁系統(tǒng)加穩(wěn)定，通訊速度快，安裝也加方便。

不論是RS-232、RS-422、RS-485還是TCP/IP都是一種通訊協(xié)議，首先要解決的是門禁管理中心與門禁控制器之間的對話問題，所說的協(xié)議就是一個標準的語言，兩個人之間說話語言要通，否則就沒法交流，為什么貓和狗沒辦法做朋友，就是語言有問題，貓對狗說：“你好啊”，狗理解的意思就成了“找削啊”，不才怪呢，那種貓和狗能夠做朋友的特例，就是他們其中一個學了一門外語，扯遠了，還接著說我們的TCP/IP通訊協(xié)議。話說**標準化組織(ISO)定義了網(wǎng)絡協(xié)議的基本框架，就是所謂的OSI模型。要制定一套通訊協(xié)議，內(nèi)容會很多，比如要考慮管理中心電腦如何找到網(wǎng)絡上的門禁控制器，管理中心電腦在發(fā)送信息給門禁控制器時是否需要門禁控制器進行反饋，管理中心電腦傳送給門禁控制器的數(shù)據(jù)格式又是怎樣的？暈了，暈了，內(nèi)容太多太雜，所以OSI模型將這些通訊標準進行層次劃分，每一層次解決一個類別的問題，這樣就使得標準的制定簡單化了，看看，高手總是讓復雜的事情簡單，讓簡單的事情復雜的那是找茬的。OSI模型制定的層數(shù)還不少，總共七層標準模型，分別是：應用層，表示層，會話層，傳輸層，網(wǎng)絡層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層。

雖然**標準化組織制定了這樣一個網(wǎng)絡協(xié)議的模型，但是實際上互聯(lián)網(wǎng)通訊使用的網(wǎng)絡協(xié)議是TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議。TCP/IP 是一個協(xié)議族，也是按照層次劃分。共四層：應用層，傳輸層，互聯(lián)網(wǎng)絡層，網(wǎng)絡接口層。那么TCP/IP協(xié)議和OSI模型是什么關系呢？OSI網(wǎng)絡協(xié)議模型，是一個參考模型，而TCP/IP協(xié)議是事實上的標準。TCP/IP協(xié)議參考了OSI模型，但是并沒有嚴格按照OSI規(guī)定的七層去劃分標準，升華了，只劃分了四層，這樣會簡單點，層次太多時，你都弄不清楚某個協(xié)議是哪個層次的。TCP/IP協(xié)議和OSI模型也并不沖突，TCP/IP協(xié)議中的應用層協(xié)議，就對應了OSI中的應用層，表示層，會話層。就像以前有工業(yè)部和信息產(chǎn)業(yè)部，現(xiàn)在實行大部制后只有一個部門，但是這個部門還是要做以前兩個部門一樣多的事情，本質上沒有多大的差別。TCP/IP中有兩個重要的協(xié)議，傳輸層的TCP協(xié)議和互連網(wǎng)絡層的IP協(xié)議，因此就拿這兩個協(xié)議的名稱組合在一起作為代表，來命名整個協(xié)議。

TCP/IP協(xié)議總共有四個層次，但我們并不關心所有層次的協(xié)議，主要關注應用層和傳輸層的協(xié)議就足夠了，互聯(lián)網(wǎng)層和網(wǎng)絡接口層大家都不會太關心。就像收到一封信，我們關心的是快遞還是掛號信，當然也關心信的內(nèi)容，至于是誰來送信，在哪里轉車，這些都是郵政局的事，who care。

那咱們就先說說傳輸層，傳輸層有多個協(xié)議，但主要的是TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，兩個協(xié)議的區(qū)別在于TCP協(xié)議需要接收方反饋，UDP協(xié)議不需要接收方反饋，因此，TCP傳輸比UDP傳送可靠，但是TCP傳輸?shù)男示筒蝗鏤DP了，對于門禁系統(tǒng)來講必須要知道你發(fā)送的信息是否收到，否則就攤上大事了，所以門禁傳輸寧愿舍棄一部分速度，也必須選用TCP協(xié)議。

至于應用層的協(xié)議就多了，并且每一個協(xié)議代表一種類型的服務，HTTP協(xié)議---萬維網(wǎng)服務，FTP協(xié)議---文件傳送服務，POP3---郵件服務，SOAP協(xié)議---webService服務。其中讓人不好理解的是，HTTP 在國內(nèi)被翻譯為“**文本傳輸協(xié)議”，因為“transfer”在中文里有“傳輸”的含意，導致很多人誤以為HTTP屬于傳輸層，其實符合原義的譯名應該為“**文本轉移協(xié)議”，按這種翻譯把它劃到應用層就合理多了。

TCP/IP 通訊協(xié)議是當前計算機網(wǎng)絡通用性標準協(xié)議，具有傳輸速度快，兼容性好等優(yōu)點。門禁控制器在網(wǎng)絡中就等同于一個終端電腦，其接入方式和局域網(wǎng)的HUB和計算機網(wǎng)卡的接入方式一樣。在小型局域網(wǎng)內(nèi)，通訊距離可以通過HUB的級聯(lián)延長通訊距離，每一級的通訊距離達100米，可以級聯(lián)多級。而且在大型局域網(wǎng)可以通過光纖無線等多種方式延長到很遠，甚至跨城市，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)千公里的聯(lián)網(wǎng)。負載數(shù)量理論上沒有限制，HUB可以級聯(lián)，成千上萬臺門禁控制器組網(wǎng)都沒有問題，并且通訊速度比RS485通訊速度快幾十倍，以carea產(chǎn)品為例，CR-3225門禁雙門控制器采用的網(wǎng)絡型單片機，它有一個TCP/IP接口和一個RS485接口，使用TCP/IP 接口的通訊速度是RS485接口的四十倍左右。TCP/IP每秒上傳權限或者下載達數(shù)百條。TCP/IP 參考模型不僅被所有廣域計算機網(wǎng)絡的* ARPANET 所使用，也被 ARPANET 的繼承者——**范圍內(nèi)的Internet所使用。ARPANET 是由美國部資助的一個研究網(wǎng)絡，它租用電話線，將幾百所大學和**部門的計算機設備連接起來，后來衛(wèi)星和無線電網(wǎng)絡也加入進來，原來的協(xié)議在與他們互聯(lián)時遇到了問題，所以需要一種新的參考體系結構，經(jīng)過了兩個基本協(xié)議融合，這個體系結構后來演變成了TCP/IP 參考模型，由于美國部擔心一些貴重的機器、路由器和互聯(lián)網(wǎng)關可能會突然崩潰，所以，另一個主要目標是，即使在子網(wǎng)硬件有丟失的情況下，網(wǎng)絡必須還能夠繼續(xù)工作，原有的通訊不會被打斷。即使源機器和目標機器之間的某一些機器或者傳輸線路突然不能工作了，只要源機器和目標機器仍然還在工作，那么它們之間的連接還可以繼續(xù)進行下去,而且，由于不同應用的需求差別很大，迫切需要一種靈活的網(wǎng)絡體系結構,所有這些需求導致終選擇了分組交換網(wǎng)絡，它以一個無連接的互聯(lián)網(wǎng)絡層為基礎。這一層成為互聯(lián)網(wǎng)層，它是將整個網(wǎng)絡體系結構貫穿在一起的關鍵層，該層的任務是，允許主機將分組發(fā)送到任何網(wǎng)絡上，并且讓這些分組獨立地到達目標端。這些分組到達的順序可能與它們被發(fā)送時的順序不同，在這種情況下，如果有必要保證順序遞交的話，則重新排列這些分組的任務由高層來負責。互聯(lián)網(wǎng)層定義了正式的分組格式和協(xié)議，該協(xié)議稱為 IP（Inter Protocol）。互聯(lián)網(wǎng)層的任務是將IP分組投遞到他們該去的地方。很顯然，分組路由和避免擁塞是這里的主要問題。在TCP/IP模型中，位于互聯(lián)網(wǎng)層之上的那一層現(xiàn)在通常稱為傳輸層（transport layer）。它的設計目標是，允許源和目標主機上的對等體之間可以進行對話。**個是TCP（Transport Control Protocol），傳輸控制協(xié)議，它可靠地將從一臺機器發(fā)出的字節(jié)流正確無誤地遞交到互聯(lián)網(wǎng)上的另一臺機器上。它先把輸入的字節(jié)流分割成單獨的報文，并把這些報文傳遞給互聯(lián)網(wǎng)層，在目標方，負責接收數(shù)據(jù)的TCP進程把收到的報文重新裝配到輸出流中。TCP還負責處理流控制，以便保證一個的發(fā)送方不會因為發(fā)送太多的報文，**出了一個慢速接收方的處理能力而丟失。主機必須通過某個協(xié)議連接到網(wǎng)絡上，以便可以將分組報文發(fā)送到網(wǎng)絡上。

門禁控制器到管理中心采用RS485通訊方式和TCP/IP通訊方式的優(yōu)缺點比較：

RS-485通訊方式的優(yōu)點：設備成本和布線成本都比較低廉，直接用雙絞線單獨組成RS-485網(wǎng)絡，*增加其它網(wǎng)絡設備，RS-485網(wǎng)絡的傳輸距離較遠，*中繼便可達到800米的傳輸距離，門禁設備可以手拉手串接，節(jié)省設備、線材和施工，不會受到其它設備共用網(wǎng)絡的干擾，不占用網(wǎng)絡資源。

RS485通訊方式的缺點：網(wǎng)絡容量受限制，一個com口理論上可以連接256個門禁機，但實際不要**過100臺，每臺電腦多可以擴展到16個com口，因為是手拉手連接，一旦出現(xiàn)線路問題就會有一排門禁控制器通訊中斷，連接順序需做好備檔，否則一旦出現(xiàn)中斷都不知道去哪里找問題，并且無法實現(xiàn)跨區(qū)域的遠距離組網(wǎng)，通訊速率較慢，當門數(shù)較多時會明顯感覺上傳和下載時間較長。

TCP/IP 通訊方式的優(yōu)點：可以利用原有網(wǎng)絡，節(jié)省部分布線費用，尤其是跨樓布線和遠距離布線，只要網(wǎng)絡所及，那都不是事兒，擴展方便，增加設備時只需連入網(wǎng)絡即可，維護也比較方便，抗干擾能力強，通訊速率快，系統(tǒng)容量大，一個門禁網(wǎng)絡能夠容納的門禁控制器數(shù)量大，可以跨地區(qū)組網(wǎng)。

TCP/IP通訊方式缺點：設備成本會**RS485門禁控制器，并且要占用網(wǎng)絡的資源，畢竟一個單位的網(wǎng)絡接口是有限的，如果原來沒有現(xiàn)成的網(wǎng)絡，需重新搭建網(wǎng)絡，需要增加很多設備，包括交換機等，線路是從每臺門禁控制器布網(wǎng)絡線到交換機，使用線材較多。

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