[發(fā)明專(zhuān)利]光纖CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器及其組網(wǎng)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910272151.1
• 申請(qǐng)日: 2009-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102026050A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏豐;金波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);湖北天瑞電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04Q11/00
• 分類(lèi)號(hào): H04Q11/00;H04B10/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，特別是涉及一種傳輸介質(zhì)為光纖的CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器和基于該集線(xiàn)器的將光纖CAN節(jié)點(diǎn)和雙絞線(xiàn)CAN總線(xiàn)子網(wǎng)連接在一起的廣域高速組網(wǎng)方法。

背景技術(shù)

CAN(Control?Area?Network)總線(xiàn)是一種采用無(wú)破壞性位競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)串行多主通信的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。CAN總線(xiàn)具有抗干擾能力強(qiáng)、報(bào)文短、實(shí)時(shí)性好和組網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。特別適合于環(huán)境惡劣，電磁輻射大，對(duì)可靠性要求高的工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)和汽車(chē)部件控制等領(lǐng)域。CAN總線(xiàn)的最常用傳輸介質(zhì)是雙絞線(xiàn)，在這種介質(zhì)上可實(shí)現(xiàn)的最高速率為1Mbps。實(shí)際使用時(shí)，雙絞線(xiàn)CAN總線(xiàn)的可用通信速率低于1Mbps。造成通信速率下降的原因主要有以下幾個(gè)：(1)總線(xiàn)上接入的節(jié)點(diǎn)過(guò)多，造成總線(xiàn)參數(shù)失配；(2)節(jié)點(diǎn)上加裝的過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路造成總線(xiàn)參數(shù)失配；(3)節(jié)點(diǎn)的地域分布過(guò)大，太長(zhǎng)電纜的分布參數(shù)造成總線(xiàn)參數(shù)失配。

當(dāng)總線(xiàn)的工作環(huán)境過(guò)于惡劣時(shí)，如節(jié)點(diǎn)間的共模電位差超出物理層收發(fā)器件的最大值時(shí)，總線(xiàn)將不能正常工作。因此研究采用光纖作為傳輸介質(zhì)，利用其傳輸速率高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，研究其組網(wǎng)方式，解決CAN總線(xiàn)的大容量，高速率和遠(yuǎn)距離組網(wǎng)問(wèn)題具有十分重要的意義。

雙絞線(xiàn)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)是由各個(gè)節(jié)點(diǎn)中的CAN控制器通過(guò)CAN收發(fā)器連接到雙絞線(xiàn)上構(gòu)成。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)總線(xiàn)時(shí)，某一節(jié)點(diǎn)發(fā)出的“隱性”或“顯性”位信號(hào)，與其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)在總線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)邏輯“線(xiàn)與”，并將結(jié)果送回到發(fā)送節(jié)點(diǎn)和各個(gè)接收節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)破壞性位競(jìng)爭(zhēng)。由于雙絞線(xiàn)并不限制信號(hào)的傳輸方向，出現(xiàn)在總線(xiàn)上的每一位數(shù)據(jù)只要能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)被總線(xiàn)上的所有節(jié)點(diǎn)(包括發(fā)送節(jié)點(diǎn))正確接收，通信就可正常進(jìn)行。

光纖是一種單向傳輸光信號(hào)的介質(zhì)，目前還未出現(xiàn)一種能實(shí)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出(或不發(fā)出)光信號(hào)時(shí)，光信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)“線(xiàn)與”疊加，使所有節(jié)點(diǎn)均能收到疊加后的光信號(hào)的光收發(fā)器件。故光纖并不能直接用于CAN總線(xiàn)組網(wǎng)。采用光纖組網(wǎng)時(shí)，一般是保留原有的CAN控制器，舍去CAN收發(fā)器和雙絞線(xiàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)物理層進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。光纖物理層如何與傳統(tǒng)的雙絞線(xiàn)物理層CAN網(wǎng)絡(luò)相連也是需要解決的問(wèn)題。

目前，關(guān)于光纖CAN總線(xiàn)組網(wǎng)已提出了幾種實(shí)施方案。其中：(1)環(huán)形光纖CAN總線(xiàn)組網(wǎng)方案允許接入環(huán)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)(只能是光纖節(jié)點(diǎn))的個(gè)數(shù)非常有限，并且隨著接入節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，通信速率急劇下降；(2)光纖CAN總線(xiàn)自愈環(huán)網(wǎng)方案也存在類(lèi)似的問(wèn)題；(3)雙星光纖CAN總線(xiàn)方案允許接入的節(jié)點(diǎn)較多，但和前兩種方案一樣都存在著信號(hào)傳輸環(huán)路自激造成網(wǎng)絡(luò)堵塞和不便于與雙絞線(xiàn)CAN總線(xiàn)子網(wǎng)接口的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種光纖CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器及其組網(wǎng)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

提供一種光纖CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器的組網(wǎng)方法，其特征在于：將具有n個(gè)光口和一個(gè)本地雙絞線(xiàn)電口擴(kuò)展電路的光纖CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器及其與另外n-1個(gè)光節(jié)點(diǎn)，本地雙絞線(xiàn)子網(wǎng)，遠(yuǎn)端電口擴(kuò)展裝置和遠(yuǎn)端雙絞線(xiàn)子網(wǎng)連接通信而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

例如圖1所示的具有n個(gè)光口和一個(gè)本地雙絞線(xiàn)電口擴(kuò)展電路的光纖CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器1及其與各個(gè)光節(jié)點(diǎn)(包括光節(jié)點(diǎn)2)，本地雙絞線(xiàn)子網(wǎng)4和遠(yuǎn)端雙絞線(xiàn)子網(wǎng)7的組網(wǎng)方法。

集線(xiàn)器1上的每個(gè)光口都有一對(duì)光電轉(zhuǎn)換模塊PIN和電光轉(zhuǎn)換模塊LED。以1#光口為例，PIN12和LED13通過(guò)光纖對(duì)3分別與光節(jié)點(diǎn)2中的LED23和PIN22相連。集線(xiàn)器1的本地電口擴(kuò)展電路14可通過(guò)兩對(duì)雙絞線(xiàn)與本地雙絞線(xiàn)子網(wǎng)4相連。每個(gè)光口(以n#光口為例說(shuō)明)也可以通過(guò)長(zhǎng)光纖對(duì)5與位于遠(yuǎn)方的遠(yuǎn)端電口擴(kuò)展裝置6相連后，再通過(guò)兩對(duì)雙絞線(xiàn)連接到遠(yuǎn)端雙絞線(xiàn)子網(wǎng)7上。

所述的光節(jié)點(diǎn)2如圖1所示，包括一個(gè)CAN總線(xiàn)控制器21，其輸入腳RXD接PIN22的輸出端，其輸出腳TXD接LED23的輸入端。

提供的一種光纖CAN總線(xiàn)集線(xiàn)器1的原理框圖如圖2所示，集線(xiàn)器1內(nèi)置一個(gè)復(fù)雜可編程器件CPLD11、構(gòu)成n個(gè)光口的n個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊PIN、n個(gè)電光轉(zhuǎn)換模塊LED和本地電口擴(kuò)展電路14。n個(gè)PIN的輸出接CPLD11的輸入RX(1)...RX(n)；本地電口擴(kuò)展電路14的輸出接CPLD11的輸入腳RX(n+1)。CPLD11的輸出TX(1)...TX(n)接各個(gè)LED的輸入；輸出TX(n+1)接本地電口擴(kuò)展電路14的輸入。