一種基于光纖通信的can總線網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)主控制端、多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制端、多個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā)端和CAN總線，主控制端通過電纜與CAN總線相連，節(jié)點(diǎn)控制端通過光纖與節(jié)點(diǎn)收發(fā)端相連，節(jié)點(diǎn)收發(fā)端的另一端與CAN總線相連。多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制端采用相同的通信原理，節(jié)點(diǎn)控制端中微控制器的數(shù)據(jù)通過光纖傳給節(jié)點(diǎn)收發(fā)端，再由節(jié)點(diǎn)收發(fā)端傳到CAN總線上；CAN總線上的數(shù)據(jù)也可通過節(jié)點(diǎn)收發(fā)端經(jīng)由光纖傳給節(jié)點(diǎn)控制端中的微控制器。主控制端與CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸方式采用傳統(tǒng)的CAN總線通信規(guī)范。在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中加入光纖通信的方法，在不改變CAN總線通信規(guī)范的情況下，大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)通信的抗干擾性。
【專利說明】—種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)總線技術(shù)，具體涉及對于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)，將光纖通信技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)。

【背景技術(shù)】
[0002]CAN是Controller Area Network的縮寫(以下稱為CAN),是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。CAN的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
[0003]另一方面，光纖通信具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]目前使用的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，雖然具有一定的抗干擾能力，能夠適應(yīng)一般的工業(yè)現(xiàn)場。但對于復(fù)雜電磁環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場，強(qiáng)烈的電磁干擾會通過總線連線將現(xiàn)場的電磁干擾引入到控制現(xiàn)場，從而對總控制端的電子器件產(chǎn)生干擾甚至對元器件造成傷害。
[0005]將光纖通信應(yīng)用于CAN總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信，可以根本上解決工業(yè)現(xiàn)場電磁干擾被引入控制端的問題。通過光纖通信線路將控制中心與工業(yè)現(xiàn)場隔離開來，兩者只是通過光纖信號傳遞信息。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，本實(shí)用新型通過改進(jìn)傳統(tǒng)CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將光纖通信用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與總線的通信上，徹底隔絕了節(jié)點(diǎn)所在的工業(yè)現(xiàn)場處強(qiáng)烈的電磁干擾對總線和總控制端的影響。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)主控制端、多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制端、多個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā)端、CAN總線和光纖；
[0009]其中，所述主控制端以及節(jié)點(diǎn)收發(fā)端與CAN總線直接相連，所述節(jié)點(diǎn)控制端通過光纖與節(jié)點(diǎn)收發(fā)端相連。
[0010]進(jìn)一步的，所述主控制端包括主控制器和CAN接口模塊，主控制器與CAN接口模塊通過數(shù)據(jù)線和控制線相連；
[0011]所述節(jié)點(diǎn)控制端包括微控制器、CAN控制器、光電轉(zhuǎn)換電路和光信號收發(fā)端，微控制器通過數(shù)據(jù)線和控制線與CAN控制器相連，CAN控制器通過光電轉(zhuǎn)換電路與光信號收發(fā)端相連；
[0012]所述節(jié)點(diǎn)收發(fā)端包括CAN收發(fā)器、光電轉(zhuǎn)換電路和光信號收發(fā)端，CAN收發(fā)器一端與CAN總線相連，另一端通過光電轉(zhuǎn)換電路與光信號收發(fā)端相連，光信號收發(fā)端的發(fā)送和接收端分別通過光纖與光信號收發(fā)端的接收和發(fā)送端對應(yīng)連接。
[0013]其中，所述主控制端在CAN總線上的收發(fā)數(shù)據(jù)方式采用傳統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模式。
[0014]其中，所述節(jié)點(diǎn)控制端在CAN總線上的收發(fā)數(shù)據(jù)通過光纖通信實(shí)現(xiàn)。
[0015]其中，所述光纖包括接收光纖和發(fā)送光纖。
[0016]進(jìn)一步的，當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CAN總線控制器的控制信號首先通過光電轉(zhuǎn)換電路和光信號收發(fā)端的發(fā)送端將電信號轉(zhuǎn)換成光信號由發(fā)送光纖進(jìn)行傳輸，節(jié)點(diǎn)收發(fā)端中的光電轉(zhuǎn)換電路和光信號收發(fā)端的接收端將發(fā)送光纖上的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再由CAN收發(fā)器將轉(zhuǎn)換后的電信號傳輸?shù)紺AN總線上；當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收總線上的數(shù)據(jù)時(shí)，同樣，CAN總線上的數(shù)據(jù)首先由CAN收發(fā)器接收，再由光電轉(zhuǎn)換電路和光信號收發(fā)端的發(fā)送端將電信號轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖發(fā)出，節(jié)點(diǎn)控制端處的光信號收發(fā)端的接收端接收這根光纖傳過來的信號再由光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電信號給CAN控制器，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對總線信號的接收。
[0017]有益效果:相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型基于光線通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，將光纖通信應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)上的CAN控制器與CAN收發(fā)器之間，從根本上隔離了節(jié)點(diǎn)所在的工業(yè)現(xiàn)場強(qiáng)烈的電磁環(huán)境，使干擾信號無法對控制中心處的電子設(shè)備造成影響。同時(shí)，本實(shí)用新型的光纖通信方法結(jié)構(gòu)簡單，不改變CAN總線原有的通信協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法還可以應(yīng)用于各種對電磁干擾敏感的各種工業(yè)控制領(lǐng)域；所設(shè)計(jì)的CAN總線結(jié)構(gòu)簡單，并不破壞原有的總線通信方式和軟件設(shè)計(jì)方法，可以將傳統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軟件直接用于所設(shè)計(jì)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)中；光纖通信結(jié)構(gòu)采用簡單的光電轉(zhuǎn)換模塊配以相應(yīng)的電路，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用。通信時(shí)采用有光和無光兩種狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，傳輸方式簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖1 ;
[0019]圖2為本實(shí)用新型一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖1I。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖Γ2來對本實(shí)用新型進(jìn)一步闡述。
[0021]如圖f 2所示，主控制端1、5個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā)端3和CAN總線4整合在一塊主控制電路板6中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制端2整合在一塊節(jié)點(diǎn)控制電路板7上，形成一種工業(yè)控制現(xiàn)場CAN總線網(wǎng)絡(luò)，該CAN總線網(wǎng)絡(luò)包含I個(gè)主控制電路板6和5個(gè)節(jié)點(diǎn)控制電路板7以及I個(gè)主控制電路板6和5個(gè)節(jié)點(diǎn)控制電路板7之間分別對應(yīng)的光纖5。
[0022]主控制電路板6包含了主控制器10、CAN接口模塊11、CAN總線4、CAN收發(fā)器31、光電轉(zhuǎn)換電路32和光信號收發(fā)端33 ;節(jié)點(diǎn)控制電路板7包含了微控制器21、CAN控制器22、光電轉(zhuǎn)換電路23和光信號收發(fā)端24。
[0023]主控制電路板6中，主控制器10通過CAN接口模塊11連接到電路板上的CAN總線4上；CAN收發(fā)器31 —端直接與CAN總線4相連，另一端通過光電轉(zhuǎn)換電路32和光信號收發(fā)端33相連；光信號收發(fā)端33通過光纖5與對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)控制電路板7相連。
[0024]節(jié)點(diǎn)控制電路板7中，微控制器21通過數(shù)據(jù)線和控制線與CAN控制器22相連，CAN控制器22通過光電轉(zhuǎn)換電路23與光信號收發(fā)端24相連。
[0025]主控制器10通過CAN接口模塊11與CAN總線4進(jìn)行通信，通信方式采用傳統(tǒng)的CAN總線協(xié)議；
[0026]節(jié)點(diǎn)控制電路板7與CAN總線4進(jìn)行通信時(shí)，具體采用如下方式:
[0027]當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制電路板7發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CAN總線控制器22的控制信號首先通過光電轉(zhuǎn)換電路23和光信號收發(fā)端24的發(fā)送端將電信號轉(zhuǎn)換成光信號由光纖5的其中一根光纖(有兩根光纖，分別為接收光纖和發(fā)送光纖)進(jìn)行傳輸，主控制電路板6中與節(jié)點(diǎn)控制電路板7對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換電路32和光信號收發(fā)端33的接收端將這根光纖上的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再由CAN收發(fā)器31將轉(zhuǎn)換后的電信號傳輸?shù)紺AN總線4上；
[0028]當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制電路板7接收總線上的數(shù)據(jù)時(shí)，CAN總線4上的數(shù)據(jù)首先由CAN收發(fā)器31接收，再由光電轉(zhuǎn)換電路32和光信號收發(fā)端33的發(fā)送端將電信號轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖5的另一根光纖發(fā)出，節(jié)點(diǎn)控制電路板7的光信號收發(fā)端24的接收端接收這根光纖傳過來的信號再由光電轉(zhuǎn)換電路23轉(zhuǎn)換成電信號給CAN控制器22，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)控制電路板7對總線信號的接收。
[0029]通過以上方式，節(jié)點(diǎn)處微控制器21的各種數(shù)據(jù)可以采用CAN總線通信協(xié)議實(shí)時(shí)傳輸給主控制器10，主控制器10也可向相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的微處理器21下發(fā)控制參數(shù)。
[0030]主控制電路板6 —般置于對電磁干擾敏感的控制中心處，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制電路板7一般置于對應(yīng)控制節(jié)點(diǎn)處。主控制電路板6與5個(gè)節(jié)點(diǎn)控制電路板7通過光纖5連接通信，實(shí)現(xiàn)控制中心與節(jié)點(diǎn)處的電氣隔離。
[0031]采用此種方式，將光纖通信技術(shù)應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)上的CAN控制器22與CAN收發(fā)器31之間，從根本上隔離了節(jié)點(diǎn)所在的工業(yè)現(xiàn)場強(qiáng)烈的電磁環(huán)境，使干擾信號無法對控制中心處的電子設(shè)備造成影響。同時(shí)，設(shè)計(jì)的光纖通信方法結(jié)構(gòu)簡單，不改變CAN總線原有的通信協(xié)議。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:包括用于與各節(jié)點(diǎn)控制端通信的主控制端(I)、用于控制節(jié)點(diǎn)參數(shù)并與主控制端通信的多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制端(2)、用于CAN總線信號收發(fā)轉(zhuǎn)換的多個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā)端(3)、實(shí)現(xiàn)CAN總線通信的CAN總線(4)以及用于光信號傳輸?shù)墓饫w(5)，所述主控制端(I)與CAN總線(4)直接相連；所述節(jié)點(diǎn)控制端(2)通過光纖(5)與所述節(jié)點(diǎn)收發(fā)端(3)的一端相連；所述節(jié)點(diǎn)收發(fā)端(3)的另一端與CAN總線(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述主控制端(I)包括主控制器(10)和CAN接口模塊(11)，主控制器(10)與CAN接口模塊(11)通過數(shù)據(jù)線和控制線相連；所述節(jié)點(diǎn)控制端(2)包括微控制器(21)、CAN控制器(22)、光電轉(zhuǎn)換電路(23)和光信號收發(fā)端(24)，微控制器(21)通過數(shù)據(jù)線和控制線與CAN控制器(22)相連，CAN控制器(22)通過光電轉(zhuǎn)換電路(23)與光信號收發(fā)端(24)相連；所述節(jié)點(diǎn)收發(fā)端(3)包括CAN收發(fā)器(31)、光電轉(zhuǎn)換電路(32)和光信號收發(fā)端(33)，CAN收發(fā)器(31) —端與CAN總線(4)相連，另一端通過光電轉(zhuǎn)換電路(32)與光信號收發(fā)端(33)相連，光信號收發(fā)端(33)的發(fā)送和接收端分別通過光纖(5)與光信號收發(fā)端(24)的接收和發(fā)送端對應(yīng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述光纖(5)包括接收光纖和發(fā)送光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于光纖通信的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述CAN控制器(22)為 MCP2515。
【文檔編號】H04B10/25GK204013549SQ201420377388
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】鄭文林 申請人:江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院