[發明專利]雙余度光纖CAN總線組網方法

無效

• 申請號: 201010135845.3
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101834674A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 魏豐;丁洪林;尚利宏
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所;華中科技大學;北京航空航天大學
• 主分類號: H04B10/20
• 分類號: H04B10/20;H04J14/02;H04L12/40
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于CAN總線網絡技術，特別涉及采用光纖波分復用雙向傳輸信號技術的CAN總線集線器和以該集線器為核心的雙余度光纖CAN總線網絡組網方法。

背景技術

CAN(Controller?Area?Network)總線是一種采用非破壞逐位競爭機制實現串行多主通信的現場總線網絡，目前所用的CAN總線都是基于金屬雙絞屏蔽線進行信號傳輸的，采用金屬雙絞屏蔽線的CAN總線網絡存在以下問題：(1)總線節點過多時，易造成總線參數的失配；(2)節點電路的抗干擾保護措施也會造成總線參數的失配；(3)節點的地域分布過大，電纜的分布參數造成總線參數失配；(4)節點間的共模電位差超出收發器規定特性造成的總線參數失配以及(5)電線存在的電磁干擾等，這些問題將導致CAN總線網絡的通信速率下降和可靠性降低。

同時，為了解決諸如航空航天、軍用裝備等高可靠應用領域的組網問題，單余度一般無法滿足要求，多采用多余度總線，至少采用雙余度，以提高網絡的可靠性。即構建兩套完全相同的A、B總線，并在總線上傳輸完全相同的信息，A、B總線互為冗余備份。

而光纖是一種單向傳輸光信號的介質，并且具有免電磁干擾的特性。目前，光纖通信一般是采用兩根光纖分別發送和接收信號，網絡節點中的光發送模塊(LED)和光接收模塊(PIN)是兩個獨立功能的器件；光纖模塊和光纖之間的連接一般采用光纖連接器來實現。光纖連接器的類型很多，目前常用的類型有：SC、FC和ST等。構成雙余度的CAN總線網絡時，必須要有可靠的物理措施，來防止雙余度總線網絡光纖的插錯。

在CAN總線的標準中，并不限制網絡的物理層采用何種傳輸介質，即：可以采用普通金屬線、金屬雙絞屏蔽線和光纖等任何介質。但是，無論采用哪種介質，都必須保證CAN總線網絡的通信機制，保證網絡物理層之上完全符合CAN總線標準的定義，這也是CAN總線標準所具有的靈活性。

目前，關于光纖CAN總線組網已提出了幾種實施方案，主要有：環形光纖CAN總線組網、光纖CAN總線自愈環網和一種基于雙光纖的CAN集線器組網方案等，但是這些方案中存在著光-電、電-光轉換環節多、延時長、總線速率低、節點少和組網不靈活等問題。

發明內容

本發明的目的：用光纖替代CAN網絡中的金屬雙絞線，并在現有的雙光纖CAN總線集線器的基礎上提出一種基于波分復用雙向信號傳輸技術的新型單光纖CAN總線集線器，以及采用兩臺這樣的集線器構成具有防插錯功能的雙余度CAN總線網絡和雙余度CAN總線網絡的級聯擴展方法。

本發明的技術方案是：本發明在CAN總線網絡的物理層保留CAN網絡中的CAN控制器，重新設計網絡物理層，以收/發一體化的光模塊LED/PIN替代CAN收發器，以單光纖替代金屬雙絞屏蔽線，以收/發不同波長的光波進行信息傳輸，并保證網絡物理層之上完全符合CAN總線標準的定義。

并以此為基礎提出一種雙余度單根光纖CAN總線集線器的組網方法，將兩臺具有n個非級聯光口和一個級聯光口的光纖CAN總線集線器與n個雙余度光節點采用2n根單光纖相連，構成雙余度的A、B兩個完全相同的光纖CAN總線網絡。

所述光纖光纖CAN總線集線器內置一個可編程器件CPLD，用于邏輯編程；n+1個收/發一體化光模塊LED/PIN用于實現信息的光/電或電/光轉換；本集線器的非級聯光口與級聯光口采用不同類型光纖連接器的組合(文中定義采用FC或SC型)，如1#…n#光模塊LED/PIN采用FC或SC型光纖連接器構成n個非級聯光口，則第n+1#個光模塊LED/PIN必須采用不同的SC或FC型光纖連接器構成級聯光口；n+1個光模塊中的光-電轉換PIN電路的輸出接CPLD的輸入腳RX(1)…RX(n+1)；n+1個光模塊中的電-光轉換LED電路的輸入接CPLD的輸出腳TX(1)…TX(n+1)；光纖CAN總線集線器可工作在主方式或從方式，級聯光口端的集線器工作在從方式，非級聯光口端的集線器工作在主方式。