一种无源星型光纤CAN网络系统技术方案

本发明专利技术涉及计算机网络传输领域，特别涉及一种无源星型光纤CAN网络系统。包括第一光分路器、第二光分路器以及N个CAN控制器，每个CAN控制器对应设置有光发送电路和光接收电路，所述N个CAN控制器的发送端分别通过对应的光发送电路连接所述第一光分路器的不同输入端，所述第一光分路器的输出端与所述第二光分路器的输入端连接，所述第二光分路器的N个输出端分别通过所述光接收电路与所述N个CAN控制器连接。本发明专利技术提供的CAN网络不需使用CAN收发器，同时以本质上为无源器件的光分路器做为传输中介，并采用星型结构，因此网络本身具有信号延迟小，数据传输速率高，且单节点故障不影响其他节点正常工作的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机网络传输领域，特别涉及一种无源星型光纤CAN网络系统。
技术介绍
CAN全称为“Controller Area Network”即控制器局域网，是一种采用无破坏性位竞争机制实现串行多主通信的现场总线，具有抗干扰能力强、报文短、实时性好和组网成本低、具有很好的网络安全性等优点，CAN总线被广泛地应用于环境恶劣、电磁辐射大、对可靠性要求高的工业自动化现场和汽车部件控制等领域。CAN网络的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤。目前双绞线的CAN总线得到广泛应用，双绞线CAN总线各项技术已经十分成熟。但是，基于双绞线的CAN网络在环境恶劣、电磁辐射强、振动大的工业环境中，电磁干扰经过双绞线进入电子设备，叠加在通讯信号上，使通讯的正常信号畸变，导致通讯失败。光纤是一种理想的数字信号传输媒介，可分为单模光纤、多模光纤和塑料光纤，传输距离依次递减，单模光纤能数据数十公里，多模光纤能传输数公里，塑料光纤就目前的技术能传输百米至数百米。光纤与双绞线和同轴电缆相比，具有强大的抗电磁干扰能力。为了进一步提高CAN网络的性能，采用光纤作传输介质十分必要。光纤通信具有体积小、重量轻、无电磁辐射、速率高、抗电磁干扰能力强等一系列优点，但目前国际上还没有制定出以光纤为传输介质的CAN总线物理层标准。因此，研宄光纤CAN总线的组网方法，解决CAN总线大容量和远距离组网问题，对实际的工程应用和促进新标准的形成具有十分重要的意义。星型结构和环形结构是目前光纤通信网络经常使用的两种拓扑结构。环形结构是指所有通信节点共用一条光纤链路，并且光纤链路首尾相接形成一个封闭回路的网络结构。星型结构指所有通信节点都需要连接到一个中心节点上，并且各用户终端必须通过一个位于中心节点的星型耦合器进行信息交换。公告号为CN1674514A，名称为《基于光纤介质通讯的控制器局域网总线通讯集线器》的专利，公开了一种基于光纤介质通讯的控制器局域网总线通讯集线器。光纤接收器将多模光纤从远距离传来的光信号转换成电信号，经过可编程逻辑器件连接到CAN总线收发器的发射口，通过差分信号传输到CAN总线上，而由CAN总线传入的信号出现在CAN收发器接收端并驱动光纤发送器发光，通过多模光纤传输到远距离设备上的光纤接收器上并实现光电信号转换，进入设备上CAN总线控制器的信号接收端。CAN总线收发器输出的差分信号采用导线以很短的距离连接到主控计算机的CAN总线上。此专利本质上是一种有源星型光纤CAN网络，当可编程逻辑器件掉电时，整个CAN总线系统会瘫痪，因此其可靠性不高，同时，该专利使用了 CAN收发器，将给CAN网络带来较大的延时，使网络的性能变差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中由于采用了有源器件，导致其掉电时，整个网络系统会瘫痪的问题，提供一种运行更加稳定可靠的无源星型光纤CAN网络系统，包括第一光分路器、第二光分路器以及N个CAN控制器。所述第一光分路器具有至少N个输入端及一个输出端，所述第二光分路器具有一个输入端及至少N个输出端，N为I以上自然数。每个CAN控制器对应设置有光发送电路和光接收电路，所述光发送电路用于将CAN控制器发出的电信号转换为光信号，所述光接收电路用于将接收到的光信号转化为电信号。所述N个CAN控制器的发送端分别通过对应的光发送电路连接所述第一光分路器的不同输入端，所述N个CAN控制器的发送端分别通过对应的光接收电路连接所述第二光分路器的不同输出端；所述第一光分路器的输出端与所述第二光分路器的输入端连接。所述第一光分路器用于接收N个CAN控制器经所述光发送电路发出的光信号，并将其传送至第二光分路器，所述第二光分路器用于将接收到的光信号分别传送至N个CAN控制器。进一步的，所述光发送电路与所述第一光分路器的输入端之间还设置有光纤放大器。进一步的，所述第一光分路器与所述第二光分路器之间还设置有光纤放大器。进一步的，所述光发送电路包括发送驱动电路及光纤发送器；所述光纤发送器的第三引脚与GND连接。所述发送驱动电路包括一个三极管、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻；发送驱动电路的输入端与所述CAN控制器的发送端连接，其还通过所得第一电阻与电源连接，同时，发送驱动电路的输入端还通过第二电阻与三极管的基极连接，所述三极管的射极与GND连接，其集极同时与所述第三电阻的一端及光纤发送器的第二引脚、第六引脚、第七引脚连接，所述第三电阻的另一端同时与电源及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与GND连接。进一步的，所述光接收电路包括接收驱动电路及光纤接收器；所述光纤接收器的第三引脚、第七引脚与GND连接。所述接收驱动电路包括第四电阻和第二电容，所述第四电阻的一端同时与第二电容的一端、电源及所述光纤接收器的第六引脚连接，所述第四电阻的另一端为所述接收驱动电路的输出端，其同时与所述光纤接收器的第二引脚及所述CAN控制器的接收端连接；所述第二电容的另一端与GND连接。优选的，所述第一光分路器包含有4个或8个输入端，与此相对应的，所述第二光分路器包含有4个或8个输出端；需指出的是，常见情况下，所述第一光分路器包含有4个或8个输入端且同时只包含I个输出端，与此相对应的，所述第二光分路器包含有4个或8个输出端且同时只包含I个输入端。优选的，所述第一光分路器包含有4个、8个、16个、32个或64个输入端，与此相对应的，所述第二光分路器包含有4个、8个、16个、32个或64个输出端。在一些常见情况下，所述第一光分路器包含有4个、8个、16个、32个或64个输入端的同时只包含有I个输出端，与此相对应的，所述第二光分路器包含有4个、8个、16个、32个或64个输出端的同时只包含有I个输入端。与现有技术相比，本专利技术的有益效果:本专利技术系统中采用的光分路器本质上是一种无源器件，其可靠性远远高于有源器件，不会出现因为掉电、受干扰等因素导致整个系统瘫痪的问题出现。另外，本专利技术提供的无源星型光纤CAN网络系统中，没有使用CAN收发器，因此网络本身具有更小的信号延迟，而采用光纤传输使得网络具有较高的数据传输速率；本专利技术所有节点(CAN控制器)均围绕光分路器呈星型设置，因此不存在损耗积累的问题，单个节点的故障不影响整个网络的运行，使得网络具有更高的可靠性；本专利技术还有结构简单，易于实现，容易升级和扩容，成本低的优点。【附图说明】: 图1为本专利技术提供的无源星型光纤CAN网络一个实施例的结构示意图。图2为本专利技术提供的无源星型光纤CAN网络另一个实施例的结构示意图。图3为本专利技术提供的无源星型光纤CAN网络又一个实施例的结构示意图。图4为本专利技术中实施例中光发送电路电路图。图5为本专利技术中实施例中光接收电路电路图。图6为本专利技术实施例中，光发送电路光波形与光接收电路光波形图。【具体实施方式】下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1:如图1所示，本实施例一种运行更加稳定可靠的无源星型光纤CAN网络，包括第一光分路器Ul、第二光分路器U2以及4个CAN控制器。所述第一光分路器Ul具有4个输入端及I个输出端，所述第二光分路器U2具有I个输入端及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源星型光纤CAN网络系统，其特征在于，包括第一光分路器、第二光分路器以及N个CAN控制器；所述第一光分路器具有至少N个输入端和一个输出端，所述第二光分路器具有一个输入端及至少N个输出端，N为1以上自然数；所述N个CAN控制器的发送端分别通过对应的光发送电路连接所述第一光分路器的不同输入端，所述N个CAN控制器的发送端分别通过对应的光接收电路连接所述第二光分路器的不同输出端；所述第一光分路器的输出端与所述第二光分路器的输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周新志，唐臻宇，周余，赵瑞勇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51