[發(fā)明專(zhuān)利]一種總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的星型物理分布CAN總線(xiàn)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310539216.0
• 申請(qǐng)日: 2013-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103634183B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何海峰;伊嵐;唐磊;曲翕;張紅;賴(lài)星宇;余國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七一研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/40
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/40
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種CAN總線(xiàn)設(shè)備。

背景技術(shù)

CAN（Controller?area?Network）總線(xiàn)因其良好的環(huán)境適應(yīng)性和高可靠性在我國(guó)的航空等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)在航天領(lǐng)域如小衛(wèi)星、神舟飛船等領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。根據(jù)ISO/CD?11898（Road?Vehicles-Controller?area?Network）中的規(guī)定，CAN總線(xiàn)具有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線(xiàn)型拓?fù)渑c星型拓?fù)洌╤ub-spoken?topology）結(jié)構(gòu)。具體如圖1和圖2所示。ISO/CD?11898對(duì)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了嚴(yán)格的約束，具體如下：

1）每個(gè)外設(shè)都可以連接到星型交換點(diǎn)上，但星型交換點(diǎn)之間必須通過(guò)總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接；

2）外設(shè)到星型交換點(diǎn)的連線(xiàn)長(zhǎng)度越短越好；

3）整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的總線(xiàn)長(zhǎng)度和外設(shè)到外設(shè)的最大長(zhǎng)度直接影響網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。

由上可知，星型總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在著總線(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、阻抗匹配困難以及通信可靠性低等問(wèn)題。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了星型總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信誤碼率受電纜長(zhǎng)度、設(shè)備個(gè)數(shù)、環(huán)境溫度等因素的影響很大，不適用于具有高可靠性要求的應(yīng)用環(huán)境。

基于上述原因，在航天應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是小衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域中，CAN總線(xiàn)均為總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到了大量的空間飛行驗(yàn)證，目前已成為航天應(yīng)用領(lǐng)域中的默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。其具體連接關(guān)系如圖3所示。在整個(gè)CAN總線(xiàn)系統(tǒng)中，外設(shè)通過(guò)電纜串行連接，當(dāng)一個(gè)電纜插頭斷開(kāi)后，整個(gè)CAN總線(xiàn)系統(tǒng)的通信將出現(xiàn)故障。CAN總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)如下表所示：

但在某些特殊環(huán)境下，受空間大小以及應(yīng)用需求的限制，CAN總線(xiàn)外設(shè)呈星型物理分布，同時(shí)總線(xiàn)上的設(shè)備有熱插拔的需求。此時(shí)，按傳統(tǒng)的連接方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，若采用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式將會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)一定程度的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的星型物理分布CAN總線(xiàn)設(shè)備，利用星型物理分布的外設(shè)實(shí)現(xiàn)CAN總線(xiàn)總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的連接方式，同時(shí)，在此物理連接方式下實(shí)現(xiàn)CAN總線(xiàn)的熱插拔操作，大幅度提高CAN總線(xiàn)傳輸?shù)目煽啃裕卣笴AN總線(xiàn)的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：包括交換點(diǎn)設(shè)備、外設(shè)和電纜，所述的交換點(diǎn)設(shè)備設(shè)有若干個(gè)CAN總線(xiàn)接口，在每個(gè)CAN總線(xiàn)接口的插座以及對(duì)應(yīng)的插頭中選取兩個(gè)點(diǎn)，同一插頭的兩點(diǎn)之間通過(guò)電纜連接并連接一個(gè)外設(shè)，同一插座的兩點(diǎn)分別通過(guò)電纜與相鄰插座的一點(diǎn)連接。

所述的外設(shè)通過(guò)電纜連接一個(gè)轉(zhuǎn)接插頭，所述的同一插頭的兩點(diǎn)之間通過(guò)電纜連接一個(gè)轉(zhuǎn)接插座，轉(zhuǎn)接插頭與轉(zhuǎn)接插座可插拔配合。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明適用于由于空間受限無(wú)法連接為總線(xiàn)形式的CAN總線(xiàn)設(shè)備，用星型的物理連接方式實(shí)現(xiàn)了CAN總線(xiàn)設(shè)備總線(xiàn)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及設(shè)備的熱插拔設(shè)計(jì)。具體包括以下優(yōu)點(diǎn)：

①提高了CAN總線(xiàn)可傳輸?shù)拇a速率。星型連接最高傳輸碼速率為500kbps，總線(xiàn)型可以傳輸?shù)淖罡叽a速率為1Mbps；

②降低了總線(xiàn)誤碼率，以此種連接方式可明顯降低各節(jié)點(diǎn)的反射波，改善CAN總線(xiàn)信號(hào)，從而降低總線(xiàn)的誤碼率；

③可方便地更改電纜長(zhǎng)度，降低了由于電纜長(zhǎng)度變更而導(dǎo)致總線(xiàn)誤碼發(fā)生的概率；

④終端電阻匹配容易，此種連接方式可明確地知道CAN總線(xiàn)的終端節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)施終端匹配；

⑤擴(kuò)展了CAN總線(xiàn)功能，可對(duì)CAN總線(xiàn)實(shí)施熱插拔操作。

附圖說(shuō)明

圖1為CAN總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，并給出了總線(xiàn)的幾項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)；

表1對(duì)圖1的關(guān)鍵指標(biāo)的范圍進(jìn)行了說(shuō)明；

圖2為CAN星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為目前衛(wèi)星領(lǐng)域最經(jīng)典的連接關(guān)系示意圖；

圖4為星型物理分布的總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的連接方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

①在星型物理分布的CAN總線(xiàn)設(shè)備中，以交換點(diǎn)設(shè)備為中心，外設(shè)通過(guò)電纜與其連接。交換點(diǎn)設(shè)備、外設(shè)、電纜共同組成CAN總線(xiàn)系統(tǒng)。