[实用新型]一种基于光纤通信的CAN网络

说明书

技术领域

    本实用新型涉及计算机网络传输技术，具体是指一种基于光纤通信的CAN网络。

背景技术

CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN 仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。由于CAN总线具有很高的实时性能，因此，CAN已经在汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。

CAN最常使用的物理介质是双绞线，但是随着频率的增长，双绞线线对的衰减迅速增高；并且双绞线还会近端串扰，即对发送线对和接收线对之间存在电磁耦合干扰，特别是恶劣的工业现场，双绞线CAN的抗电磁干扰能力仍不能满足需要。

实用新型内容

本实用新型通过设置一种基于光纤通信的CAN网络，来解决传统双绞线CAN较低抗电磁干扰性能等问题，达到实时传输数据的目的。

本实用新型的目的通过以下技术方案来达到：

本实用新型包括多个通信节点、光纤、集线器和CAN总线，通信节点通过光纤与集线器相连，集线器与CAN总线相连，所述集线器通过电磁兼容电路与CAN总线相连。多个通信节点通过光纤将数据传输至集线器，在集线器的处理下通过电磁兼容电路传送至CAN总线；CAN总线上的数据也可反向依次通过电磁兼容电路、集线器传输回各通信节点。电磁兼容电路的设置可使得集线器与电介质网络中的其它节点通信，实现光、电介质共存的混合型网络通信；也使得CAN总线和其它设备具有在电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生较大电磁干扰的能力，保证了数据传输的稳定性。      

进一步地，所述通信节点包括MUC、发射器A和集成接收器A，发射器A与MUC的发送数据输出端相连，集成接收器A与MUC的接收数据输入端相连；所述集线器包括集成接收器B、发射器B和CAN收发器，发射器B与CAN收发器的发送数据输出端相连，集成接收器B与CAN收发器的接收数据输出入端相连,集成接收器B通过光纤与发射器A连接，发射器B通过光纤与集成接收器A连接。发送信号时，MUC发送端发出的数据传送给发射器A的信号输入端，经过发射器A转换成光信号，通过光纤传输到集成接收器B；信号由集成接收器B转换成电信号直接输送至CAN收发器的发送端数据输出口上，最后挂接到CAN总线上。

接收信号时，CAN总线上的数据通过CAN收发器的接收端传送至发射器B的信号输入端，经过发射器B转换成光信号，再通过光纤传输到集成接收器A上，由集成接收器A将信号转化为电信号直接输入到MUC上。如此，就实现了CAN总线的一个通信回路。CAN网络的设置废除了传统的站地址编码，代之以对数据通信数据块进行编码，可以多组方式工作；CAN采用短帧结构，每一帧的有效字节数为８个，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短；CAN保证了数据传输的高可靠性,适于在高干扰环境中使用。

进一步地，所述光纤为聚合物光纤。聚合物光纤是由高折射率的透明聚合物芯层与低折射率的透明聚合物包层组成，具有直径粗、柔韧性好、密度小以及在可见光区低损耗，在传输数据或是信号时的损耗小，抗电磁干扰能强，使之在传感器和局域网中有广泛运用。

进一步地，作为优选，所述发射器A和发射器B为HFBR-1414TZ。HFBR-1414TZ可使用低价格的1mm直径POF光纤或200μm HCS光纤；在PCB电路板上可水平安装或垂直安装；发射器为LED发光源，波长650nm或660nm。

进一步地，作为优选，所述集成接收器A和集成接收器B为HFBR-2412T。HFBR-2412T的价格低，用户可根据需要灵活设计；外型小巧，具有DIP管脚、snap-in光纤连接头，使之光纤连接更加简单方便。