[实用新型]控制器局域网总线星型网络连接器及FPGA

说明书

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种CAN总线星型网络连接器及FPGA。

背景技术

1993年10月，国际标准组织(ISO)正式颁布了道路交通运载工具-数字信息交换-高速通信控制器局域网(CAN)国际标准(ISO11898)，为控制器局域网(Controller Area Network，简称为CAN)标准化、规范化推广铺平了道路。其中ISO 11898-2部分作为高速CAN物理层的规范，其强烈推荐CAN网络采用总线型拓扑结构，如图1所示。总线型CAN网络采用单一信道作为传输介质，所有的站点通过相应的硬件接口接到这个公共的信道(总线)上，任何一个站点发送的信息，所有的其它站点都能接收。因此，总线为多点式或广播式。信息是按组发送，到达各个站点后，经过地址识别(滤波)，符合预定要求的站点就将信息复制下来。

CAN网络采用总线型拓扑结构有很多方面的优势，在很多领域得到了广泛的应用，满足大多数领域的应用要求，但随着应用领域的扩展，在某些特定的应用领域逐渐发现了总线型拓扑结构存在的一些缺陷，如：

(1)支线长度受限。

总线型里的支线结构会影响总线通信，是因为支线会带来支线反射。信号沿传输线传播时，其路径上的每一步都有相应的瞬态阻抗，分支结构将使分支处的瞬态阻抗发生改变，部分信号都将沿着与原传播方向相反的方向反射，而另一部分将继续传播，但幅度有所改变。反射的信号量由瞬态阻抗的变化量决定，如图2所示。如果第一个区域的瞬态阻抗是z₁，第二个区域的是z₂，则z₁和z₂相差越大，交界处的反射就越严重。

当发射节点发出了信号，遇到支线结构的分支点时，这时的信号遇到的是两端传输线的并联阻抗，这个阻抗比分支前的阻抗要低，分支处便产生负相反射，引起信号电平下冲。这种下冲可能会超过噪声容限，造成误触发。为了避免这种情况发生，我们希望反射波尽快回到源端，也就是支线要尽可能短。而支线短了，在某些应用领域又增加了布线难度，甚至限制了CAN总线在该领域的应用。

(2)干线断路将使整个网络通信受阻。

CAN的物理媒介是双绞线，受双绞线使用寿命及工作环境影响，在网络中有可能会出现干线断路的情况，一旦出现断路，则短路两端网络就无法相互通信，影响系统工作。

(3)节点错误影响整个网络且无法及时排查。

CAN网络里的某个节点有可能会因为设计或操作的失误失去收发报文的能力，并不断向网络广播错误帧，由于CAN网络所有节点共用一个传输信道，当在总线上发现类似故障之后其它节点的通信会因错误帧而受影响，严重时甚至使网络通信中断，一个节点的故障影响整个网络，且无法及时查出故障来源，故障的检测需要在各节点上进行，比较困难。

针对相关技术中CAN总线中某一部分出现故障时，往往影响到整个网络通信的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对CAN总线中某一部分出现故障时，往往影响到整个网络通信的问题而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种CAN总线星型网络连接器及FPGA，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种CAN总线星型网络连接器。

根据本实用新型的CAN总线星型网络连接器包括：控制器局域网CAN收发器，用于接收和发送信号；现场可编程门阵列FPGA，与CAN收发器相连接，用于对CAN收发器接收的信号进行逻辑仲裁运算。

优选地，CAN总线星型网络连接器用于将来自外部节点的差分信号转化为输入管脚的晶体管-晶体管逻辑电平TTL信号，以输入到FPGA。

优选地，上述外部节点为多个，其中，FPGA用于根据TTL信号区分外部节点的优先级。

优选地，FPGA用于根据TTL信号中的标识区分外部节点的优先级。

优选地，FPGA用于根据TTL信号中的标识区分外部节点的优先级包括：TTL信号中的标识值小的TTL信号优先占用总线。

优选地，的CAN总线星型网络连接器还包括一个或多个外部接口，其中，在外部接口为多个的情况下，多个外部接口之间相互电气隔离。

优选地，外部接口包括120欧终端电阻和与收发器相应的共模滤波。

优选地，CAN收发器和FPGA之间进行电源隔离。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种FPGA。