[发明专利]一种基于MLVDS接口的快速总线系统和实现方法

说明书

本发明公开一种基于MLVDS接口的快速总线系统和实现方法，系统包括总线和若干个分别连接总线的收发节点，各收发节点包括MLVDS收发器和CAN总线控制器；总线包括一对按照线或模式配置的MLVDS差分线；总线与CAN总线控制器之间通过MLVDS收发器实现数据收发，CAN总线控制器采用FPGA实现，在数据收发过程中，还包括对总线收发信号进行取反处理。本发明通过使CAN总线的物理层采用MLVDS信号，链路层采用基于FPGA的CAN控制器的方式，并通过改变CAN控制器中波特率分频器的分频系数实现总线传输波特率的改变，实现速率高达100Mbps的快速总线通信方式，突破了传统CAN收发器和控制器的数据传输速率限制，具有较高可靠性和广泛适应性。

技术领域

本发明涉及快速总线技术领域，特别是一种基于MLVDS接口的快速总线系统和实现方法。

背景技术

随着数字化变电站及智能电网等应用开展，仅仅靠单个CPU来完成全部的计算已经越来越困难了，必须要实现多个CPU之间的协调以及数据交换。并且CPU之间需要交换的数据量也越来越大，一般的总线如CAN、FLEXRAY等已经无法满足要求，而现有的高速并行总线如PCI、VME等存在着背板设计复杂、成本高、抗干扰差的确定，并且需要较多的CPU干预；现有的高速串行总线如PCI Express、SATA及Rapid IO等具有非常高的速度，但是他们都是采用了点对点的通信方式，对于多个CPU之间的互联实现起来比较困难。

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。

CAN总线是一种非常适合在多CPU应用场合中使用的总线，总线只需要一对差分线，就可以实现多个CPU之间的互联通信，具有简单、可靠、成本低等优点，非常适合在高可靠性、低成本的场合使用。其具有以下特点：

(1) 数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序;

(2) 多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞;

CAN总线可以用于多主多从或者各个节点平等的现场中使用。

但是CAN总线目前的最大问题在于通信速率低，其最大通信速率小于1Mbps，该速率对于实时性要求不高的应用场合可以满足要求，但是对于PLC等实时性要求较高的应用，CAN总线的速率是无法满足要求的；对于多个CPU之间有较大数据量需要进行交换的场合，CAN总线较低的速率也会成为系统的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：通过使CAN总线的物理层采用MLVDS信号，链路层采用基于FPGA的CAN控制器的方式，实现速率高达100Mbps的快速总线通信方式。

本发明采取的技术方案具体为：一种基于MLVDS接口的快速总线系统，包括总线和若干个分别连接总线的收发节点，各收发节点包括MLVDS收发器和CAN总线控制器；

所述总线包括一对按照线或模式配置的MLVDS差分线；

所述MLVDS收发器包括接收模块和发送模块，接收模块包括接收使能端、差分接收输入端和接收输出端，接收使能端输入低电平信号，差分接收输入端连接MLVDS差分总线，接收输出端通过反相器连接CAN总线控制器；发送模块包括发送使能端、差分发送输出端和发送输入端，发送输入端输入高电平信号，差分发送输出端连接MLVDS差分总线，发送使能端通过反相器连接CAN总线控制器；