一种新型CAN光纤通信电路制造技术

本发明专利技术涉及一种新型CAN光纤通信电路，包括CAN收发电路、隔离电源、CPU控制电路和光纤收发电路，所述的CAN收发电路用于将接收的CAN信号转换成TTL电平信号进行输出，同时接收光纤收发电路回发的CAN信号；所述的CPU控制电路用于接收TTL电平信号，并将TTL电平信号传送到光纤收发电路；所述的光纤收发电路用于将TTL电平信号转化成光信号输出至接收端和CAN收发电路。本发明专利技术的优点是：通过单片机和硬件电路参与调节CAN通信信号实现数据的传输，无需进行CAN信号编码和解码的过程就能通过本控制系统将CAN信号与光纤信号相互转化后在光纤进行远距离传输，具有体积小、重量轻、响应快，抗干扰能力强等优点。扰能力强等优点。扰能力强等优点。

A new can optical fiber communication circuit

【技术实现步骤摘要】
一种新型CAN光纤通信电路
[0001]

[0002]本专利技术涉及一种新型CAN光纤通信电路，涉及设备之间用光纤代替双绞线进行CAN总线通信的控制系统，实现设备之间进行CAN总线—光纤通信—CAN总线的信号传输功能。
[0003]
技术介绍

[0004]CAN(Controller Area Network)是ISO国际标准化的串行通信协议，在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。
[0005]光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。光纤通信技术应用的材料属于石英绝缘体物料，相比较于其他材料，石英绝缘体物料形成的损耗很小。就相关分析结果显示，如果在今后的发展中光纤应用非石英系统极少消耗材料，损耗能量还能进一步减小。除此之外，因为光纤传输系统损耗不大，所以可以很好地实现终极间距更长的信息传递，简单来说就是在远程传输过程中，光纤传输系统能够有效延伸中继间距，从而减少中继站的数目，而投资成本自然也能得到很好的控制。光纤通信有着很强的防电磁干扰性能，容量带宽更宽，光纤通信数据也能够实现多路传输，应用光纤通信可使设备在一些强电磁干扰环境下进行远距离通信。
[0006]光纤通信与双绞线和同轴电缆相比，具有不辐射能量、不导电、不存在光信号相互干扰的影响，也不会有在线路“接头处”感应耦合导致的安全问题。由于光纤还具有强大的抗电磁干扰能力，所以为进一步提高CAN网络的性能，采用光纤作传输介质十分必要，更能给 CAN 总线应用带来更大的灵活性。
[0007]现在应用比较成熟的CAN总线通信结构框图如下图1所示，这种结构使用双绞线进行通信，在CAN总线上可以挂接很多个CAN通信单元，各个通信单元之间互不干扰。虽然这种
结构已经非常成熟，但是在一些环境恶劣的工业现场受干扰的程度比较大，不利于在强磁环境下实现CAN通信。所以研究使用光纤作为通信介质代替双绞线进行通信非常有必要。
[0008]现有CAN光纤的几种传输方式如下：1、CPLD实现CAN光纤传输：用CPLD实现CAN光纤传输主要是基于集线器的级联扩展组网方法。基于集线器的组网方案不会出现信号传输环路，这样设计的光纤CAN总线的可以保证在其物理层之上与 CAN 总线原有的标准完全兼容，此光纤CAN总线集线器的组网方案特别适合于网络半径不大，需接入节点较多的车载、机载和舰载设备组网。基于集线器的组网方案不会出现信号传输环路，故从根本上消除了自激阻塞现象，但网络中集线器是光纤CAN总线中的核心部件，难以保证其具有很高的可靠性和容错能力。总体结构框图入下图2所示。
[0009]2、FPGA实现CAN光纤传输方式：利用FPGA可以实现“逻辑与”的功能，将所有接收端收来的信号，全部进行逻辑与运算，然后通过发送端全部发送出去，这样就用“逻辑与”代替了CAN总线协议中的信号的“线与”操作，保证了所有CAN控制器节点在任何时候都可以监听到总线的位信号变化，这样就可以保证光纤CAN网络能够实现CAN总线物理层的信号传输的特点，从而可将CAN信号转换为光纤信号输出，实现效果良好，具有很高的可靠性，但造价昂贵，不利于在普通的设备中使用。总体结构框图入下图3所示。
[0010]3、使用单片机实现方式：由于光纤支持点对点通信传输，所以可使用单片机并口连接CAN控制器SJ1000再通过光电收发部分将电信号变成光信号，将光纤传输后再转变为电信号，通过CAN收发器82C250连接到CAN总线上，即能实现由CAN信号到光信号的转变传输，基本解决了对某一个或某几个CAN节点使用光纤代替传统双绞线传输的问题。但由于总线依然采用双绞线，故而也进一步限制了多个节点间的传输质量。总体结构框图入下图4所示。
[0011]
技术实现思路

[0012]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种新型CAN光纤通信电路，本专利技术的技术方案是：一种新型CAN光纤通信电路，包括CAN收发电路、隔离电源、隔离传输电路、CPU控制电路和光纤收发电路，所述的CAN收发电路用于将接收的CAN信号转换成TTL电平触发源信号进行输出，同时接收光纤收发电路回发的CAN信号；所述的隔离传输电路用于使外部连接的供电电源与工作时使用的隔离电源进行电气隔离，实现在工作时的传输信号的稳定性；所述的隔离电源用于将其输入端的电压隔离转换后通过其输出端输出，为隔离传输电路和CAN收发电路以及光纤收发电路提供驱动电压；所述的CPU控制电路用于接收TTL电平触发源信号，并同步送出控制电平信号，消除发送TTL电平中的自侦测帧信号；所述的光纤收发电路用于将TTL电平触发源信号转化成光信号输出至接收端和CAN收发电路；所述的CAN收发电路包括CAN收发器U1和电容滤波保护电路组成，从CAN总线信号接收部上传输过来的CAN信号经过电容滤波保护电路传输到CAN收发器U1上，该CAN收发器U1与CAN总线信号接收部的CANH输出端子和CANL输出端子分别连接；该CAN收发器U1的TXD
和RXD进行数据的交换与转发；所述的电容滤波保护电路包括电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，所述的电阻连接在CANH输出端子和CANL输出端子之间，第一电容的一端连接在在CANH输出端子，另一端接地；所述的第二电容的一端接入CANL输出端子，另一端接地；所述的第一二极管的阴极接入CANH输出端子，所述的第二二极管的阴极接入CANL输出端子，所述的第一二极管以及第二二极管的阳极接地。
[0013]所述的CPU控制电路包括史密特触发反相器U2、单片机U3、第一与门芯片U4和第二与门芯片U5，所述第二与门芯片U5的输入端接入史密特触发反相器U2的输出端以及光纤接收器U7的输出端，该第二与门芯片U5的输出端接入单片机U3的第二外部中断脚和第一与门芯片U4的输入端；所述单片机U3的输出端接入第一与门芯片U4的输入端，该第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型CAN光纤通信电路，其特征在于，包括CAN收发电路、隔离电源、隔离传输电路、CPU控制电路和光纤收发电路，所述的CAN收发电路用于将接收的CAN信号转换成TTL电平触发源信号进行输出，同时接收光纤收发电路回发的CAN信号；所述的隔离传输电路用于使外部连接的供电电源与工作时使用的隔离电源进行电气隔离，实现在工作时的传输信号的稳定性；所述的隔离电源用于将其输入端的电压隔离转换后通过其输出端输出，为隔离传输电路和CAN收发电路以及光纤收发电路提供驱动电压；所述的CPU控制电路用于接收TTL电平触发源信号，并同步送出控制电平信号，消除发送TTL电平中的自侦测帧信号；所述的光纤收发电路用于将TTL电平触发源信号转化成光信号输出至接收端和CAN收发电路。2.根据权利要求1所述的新型CAN光纤通信电路，其特征在于，所述的CAN收发电路包括CAN收发器U1和电容滤波保护电路组成，从CAN总线信号接收部上传输过来的CAN信号经过电容滤波保护电路传输到CAN收发器U1上，该CAN收发器U1与CAN总线信号接收部的CANH输出端子和CANL输出端子分别连接；该CAN收发器U1的TXD和RXD进行数据的交换与转发；所述的电容滤波保护电路包括电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，所述的电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全柱，邓永红，薛伟宁，韩林睿，郭海兵，王禹赢，汪俊奇，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：