CN108737235A - 单光纤双向控制器区域网络总线 - Google Patents

单光纤双向控制器区域网络总线 Download PDF

Info

Publication number
CN108737235A
CN108737235A CN201810283536.7A CN201810283536A CN108737235A CN 108737235 A CN108737235 A CN 108737235A CN 201810283536 A CN201810283536 A CN 201810283536A CN 108737235 A CN108737235 A CN 108737235A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
light
signal
coupler
converted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810283536.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108737235B (zh
Inventor
T·K·特隆
D·G·克施恩茨
E·Y·陈
K·Q·A·阮
S·M·雷米
T·E·杰克逊
B·H·庞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of CN108737235A publication Critical patent/CN108737235A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108737235B publication Critical patent/CN108737235B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/278—Bus-type networks
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/443—Protective covering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/272—Star-type networks or tree-type networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40013—Details regarding a bus controller
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40169—Flexible bus arrangements
    • H04L12/40176—Flexible bus arrangements involving redundancy
    • H04L12/40195—Flexible bus arrangements involving redundancy by using a plurality of nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Abstract

单光纤双向控制器区域网络总线。一种包括多个CAN节点的控制器区域网络(CAN)，所述多个CAN节点经由包括光纤网络的CAN总线通信。所述光纤网络使用用于发送和接收的单光纤和单波长，并且包括无源反射光学星形。所述反射光学星形包括在一端处具有反射镜的光混合棒。所述反射光学星形的另一端通过相应的高度隔离光Y形耦合器以光的方式连接到多个光电介质转换器的发送器和接收器。各个CAN节点产生电信号(根据基于CAN消息的协议)，所述电信号被转换成被广播到所述光纤网络的光脉冲。那些光脉冲然后被所述反射光学星形反射回到所有CAN节点。

Description

单光纤双向控制器区域网络总线
技术领域
本文所公开的技术一般地涉及使得能实现电子部件之间的通信的光网络。
背景技术
电子部件之间的数据传输通常经由包括电缆的网络来实现。在模拟航空电子系统中，用于在各种系统部件之间传送信息的电缆的数量可以相当大。在数字系统中，信号沿着构成数据总线的单对电线被发送。总线是用来从网络的一个部分向另一部分发送数据的电线的合集。总线系统提供了在航空器上的各种航空电子系统之间交换数据的高效手段。所有总线均由地址总线和数据总线构成。通常航空器总线系统使用串行数据传送，因为它使航空器布线的大小和重量最小化。
在一些场景中，期望将许多线路可替换单元(LRU)彼此连接。例如，运载工具(例如，航空器)的前部中的许多LRU可以连接到该运载工具的尾部中的许多LRU。将各个LRU连接到每个其它LRU能在LRU之间导致不合理大量的连接。如果所有这些连接均形式为铜电线，则这些连接的结果得到的空间和重量对于运载工具来说可能是繁重的。电气数据总线已经用于连接LRU。
更具体地，已知使用电气控制器区域网络(CAN)来通过多主控串行总线(也称为“CAN总线”)将电子装置(也称为“CAN节点”)彼此连接。通过CAN总线连接的设备通常是传感器、执行器和其它控制设备。例如，已知使用电气控制器区域网络来促进多个LRU之间的通信。
飞机上的当前的电气CAN总线组件具有许多不希望有的特性，至少包括下列的：(1)T形连接器的涉及举起并重新连接电缆上的双重屏蔽层的费时组装；(2)从T形耦合器到LRU的临界短截线长度防止将总线组件重用于具有相同节点量的另一CAN总线；(3)与Arinc629双联体相比不能很好地保护CAN简单电信令免于电磁效应(EME)；(4)需要仔细处理端接器/T形耦合器和T形耦合器/节点接口以避免阻抗失配；以及(5)CAN操作问题。诸如超过经济修复、阻抗失配，并且总线反射对于较长飞机来说变差。
单条光学数据总线可消除LRU之间的电连接的重量和大小中的一些。一般而言，诸如玻璃光纤和塑料光纤的光通信光纤可以是较轻的并且被包含在比电气布线更小的空间中。特别地，使用塑料光纤的光学联网可以提供优于使用铜或其它金属布线来联网的优点。塑料光纤的类别包括塑料包层硅光纤、单芯塑料光纤或多芯塑料光纤。塑料光纤联网可以具有较低的安装和维护成本。此外，因为塑料光纤比承载相等量数据将需要的金属布线更轻，所以使用塑料光纤可以导致可感知的重量减轻。重量减轻对于运载工具(诸如航空器)上的网络来说可能是重要的，其中重量减轻可以导致减少的燃料消耗和更少的排放。
目前，没有为CAN信号的光纤传输定义行业标准。存在针对光学CAN总线的行业出版物、专利和产品，但是它们使用下列中的一个或多个：用于发送和接收以维持显性位和隐性位的分离的单独的光纤；具有集线器的单点故障的有源光学星形；以及数据从用分色镜和两个波长进行长度扩展的点对点(双节点总线)中继器的单光纤双向数据流。
将期望提供改进来增强包括光纤网络的CAN总线的性能。
发明内容
本文所公开的用于增强CAN总线性能的广泛构思将电气CAN总线(例如，ARINC825)转换为无源光学CAN总线，以减少与总线的制造和安装关联的重量和劳动，并且以使与不同的数据速度和总线/短截线长度关联的许多总线配置最小化。本文所公开的光学CAN总线利用用于发送和接收两者的单光纤、用于发送和接收两者的单波长、无源反射光学星形和高度隔离度光Y形耦合器(在下文中为“光Y形耦合器”)。
更具体地，在下面详细地公开的主题致力于一种包括多个CAN节点的控制器区域网络(CAN)，所述多个CAN节点经由包括光纤网络的CAN总线通信。所述光纤网络使用用于发送和接收的单光纤和单波长，并且包括无源反射光学星形，该反射光学星形接收广播光脉冲并且使它们朝向所有CAN节点向回反射。所述反射光学星形包括在一端处具有反射镜的光混合棒。所述反射光学星形的另一端通过相应的高度隔离光Y形耦合器以光的方式连接到多个光电介质转换器的发送器和接收器(包括多个发送光学子组件和多个接收光学子组件)。各个CAN节点根据基于CAN消息的协议来产生电信号，所述电信号被转换成被广播到所述光纤网络的光脉冲。那些光脉冲然后被所述反射光学星形反射回到所有CAN节点。
所述反射光学星形包括光混合器，该光混合器通过相应的多个光Y形耦合器分别连接到多个光电介质转换器的发送器和接收器。各个光电介质转换器包括通过相应的输出塑料光纤以光的方式连接到相应的光Y形耦合器的一个支路的相应的接收器和通过相应的输入塑料光纤以光的方式连接到所述相应的光Y形耦合器的另一支路的相应的发送器。可选地，可以使用玻璃光纤代替塑料光纤。
根据一个实施方式，所述控制器区域网络包括相应的信号转换器，该相应的信号转换器将相应的CAN节点连接到相应的发送光学子组件和相应的接收光学子组件，这些子组件进而通过光纤和光Y形耦合器以光的方式连接到反射星形耦合器。根据在下面详细地公开的示例实施方式，所述CAN节点被并入在航空器上的相应的线路可替换单元(LRU)中。
在下面详细地公开的主题的一个方面是一种数据通信系统，该数据通信系统包括：以电的方式操作的多个控制器区域网络节点；多个信号转换器，所述多个信号转换器电连接到所述多个控制器区域网络节点中的相应的控制器区域网络节点，各个信号转换器包括将差分信号转换为数字信号以及将数字信号转换为差分信号的电路；多个发送光学子组件，所述多个发送光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个发送光学子组件包括将来自相应的信号转换器的数字信号转换为光脉冲的相应的发送器；多个接收光学子组件，所述多个接收光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个接收光学子组件包括将光脉冲转换为被发送到相应的信号转换器的数字信号的相应的接收器；以及光纤网络，该光纤网络以光的方式连接到所述发送器和接收器以用于使得所述多个控制器区域网络节点能够彼此通信，其中，所述光纤网络包括反射光学星形。根据一些实施方式，所述光纤网络还包括以光的方式连接到所述反射光学星形的多个光Y形耦合器，各个光Y形耦合器包括分别以光的方式连接到与相应的信号转换器关联的所述发送器和接收器的发送支路和接收支路。在一个提出的实施方式中，各个光Y形耦合器的所述发送支路包括具有第一侧面的第一光纤，各个光Y形耦合器的所述接收支路包括具有面对所述第一侧面的第二侧面的第二光纤，并且各个光Y形耦合器还包括设置在所述发送支路的所述第一侧面和所述接收支路的所述第二侧面之间的反射材料层。所述第一光纤具有第一端面，所述第二光纤具有第二端面，并且各个光Y形耦合器还包括第三光纤，该第三光纤具有以光的方式耦合到所述第一端面和所述第二端面的端面。所述反射星形耦合器包括光混合棒和设置在该光混合棒的一端处的反射镜。
在下面详细地公开的主题的另一个方面是一种数据通信系统，该数据通信系统包括：多个电子装置，所述多个电子装置被配置用于发送和接收表示数据的电信号，其中，所述电子装置中的每一个包括被配置为通过使用逐位(bitwise)仲裁确定消息优先级来广播消息的相应的控制器区域网络控制器，以及电连接到所述相应的控制器区域网络控制器的相应的控制器区域网络收发器；多个信号转换器，所述多个信号转换器电连接到所述多个控制器区域网络收发器中的相应的控制器区域网络收发器，各个信号转换器包括将差分信号转换为数字信号以及将数字信号转换为差分信号的电路；多个发送光学子组件，所述多个发送光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个发送光学子组件包括将来自相应的信号转换器的数字信号转换为光脉冲的相应的发送器；多个接收光学子组件，所述多个接收光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个接收光学子组件包括将光脉冲转换为被发送到相应的信号转换器的数字信号的相应的接收器；以及光纤网络，该光纤网络以光的方式连接到所述发送器和接收器以用于使得所述多个控制器区域网络节点能够彼此通信，其中，所述光纤网络包括反射光学星形。根据一个实施方式，所述多个电子装置中的每一个是相应的线路可替换单元。
在下面详细地公开的主题的另一个方面是一种数据通信系统，该数据通信系统包括：多个电子装置，所述多个电子装置被配置用于发送和接收表示数据的电信号，其中，所述电子装置中的每一个包括被配置为使用逐位仲裁确定消息优先级来广播消息的相应的控制器区域网络控制器，以及电连接到所述相应的控制器区域网络控制器的相应的控制器区域网络收发器；用于将差分电信号转换为光脉冲的装置；用于将光脉冲转换为差分电信号的装置；以及光纤网络，该光纤网络包括反射光学星形以及将该反射光学星形以光的方式连接到所述用于将差分电信号转换为光脉冲的装置并且连接到所述用于光脉冲转换为差分电信号的装置的多个光波导。根据一些实施方式，所述多个光学波导还包括以光的方式连接到所述反射光学星形的多个光Y形耦合器，各个光Y形耦合器包括分别以光的方式连接到与相应的所述用于将差分电信号转换为光脉冲的装置关联的发送器和与相应的所述用于将光脉冲转换为差分电信号的装置关联的接收器的发送支路和接收支路。
又一方面是一种用于多个节点之间的控制器区域网络通信的方法，该方法包括：从所述多个节点中的一个广播消息，该消息包括根据响应于冲突检测而采用逐位仲裁的通信协议来表示位序列的发送差分电信号；将所述发送差分电信号转换为光脉冲；把所述光脉冲引导进反射光学星形；在所述反射光学星形内部反射所述光脉冲；向所述多个节点引导反射后的光脉冲；将反射后的光脉冲转换为接收差分电信号；以及在各个节点处接收所述接收差分电信号。
在下面公开了包括光纤网络的CAN总线的其它方面。
附图说明
可在各种实施方式中独立地实现或者可以在仍然其它的实施方式中组合前一节中讨论的特征、功能和优点。出于例示上述及其它方面的目的，将在下文中参照附图描述各种实施方式。本节中简要地描述的附图均未按比例绘制。
在附图中，表示电子装置(例如逻辑门或放大器)的符号上的圆被称作气泡，并且在逻辑图中用于指示外部逻辑状态与内部逻辑状态之间的逻辑否定(1到0或者反之亦然)。正逻辑惯例(即，高电压电平＝1)被使用。
图1是表示(在高层)基本电气控制器区域网络的一个配置的图。
图2是表示使得多个LRU能够彼此通信的电气CAN总线的典型拓扑的图。
图3A是示出了两个CAN节点之间的电气CAN总线逐位仲裁的图。
图3B是与CAN总线的两个反转逻辑状态(即，显性和隐性)对应的差分电压电平(CANH和CANL)的物理位表示。
图4A和图4B是表示根据一个实施方式的在发送模式(图4A)下和在接收模式(图4B)下的光学控制器区域网络的一些部件的混合图(组合框图的元件和逻辑电路图的元件)。
图5是表示根据一个实施方式的包括反射光学星形的光学控制器区域网络的混合图。
图6是表示通过内部反射促进入射光的传播的光Y形耦合器的图。指向右边的箭头表示从发送光学子组件向反射光耦合器传播的光脉冲；指向左边的箭头表示从反射光耦合器向与发送光学子组件关联的接收光学子组件传播的光脉冲。
图7A是表示根据一个提出的示例实施方式的光纤束和反射光学星形组件的一些部件的分解图的图。
图7B是表示在图7A中部分地描绘的根据所提出的示例实施方式的部分地组装的光纤束和反射光学星形组件的部件的等距视图的图。
图7C是表示在图7A和图7B中部分地描绘的根据所提出的示例实施方式的完全地组装的光纤束和反射光学星形组件的部件的等距视图的图。
图8是表示在图7C中描绘的完全地组装的光纤束和反射光学星形组件的各种部件的几何形状的图。
将在下文中参照附图，其中不同附图中的类似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
在下面详细地描述包括光纤网络的CAN总线的例示性实施方式。然而，在本说明书中并未描述实际的实施方式的所有特征。本领域技术人员应了解，在任何这样实际的实施方式的开发中，必须做出许多实施方式特定决定以实现开发者的将从一个实施方式到另一实施方式变化的具体目标，诸如遵从系统相关和商业相关约束。此外，应了解，这样的开发努力可能是复杂的且费时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说将不过是例行工作。
本文所提出的技术涉及用具有反射光学星形的光纤网络取代控制器区域网络中的电气数据总线。出于例示的目的，将在下面详细地描述用于使得能实现航空器上的LRU(各个LRU并入CAN节点)之间的光通信的光纤网络的各种实施方式。然而，包括光纤网络的控制器区域网络的实施方式不只限于航空器的环境，而是相反可以被用在其它类型的运载工具上的控制器区域网络中。另外在下面详细地公开的光学CAN总线的实施方式在除LRU以外的电子装置的网络中有应用，只要这些电子装置被配置为并入相应的CAN节点即可。
已经公布了关于控制器区域网络的基本原理和操作原理的技术细节。然而，为了在没有通过引用并入的情况下充分公开起见，将在下文中参照图1描述基本CAN总线的一个实施方式的简要描述。
图1是表示包括连接到CAN总线2的总线线路2a和2b的N个CAN节点的控制器区域网络的图。CAN总线在各端处通过相应的电阻器4a和4b端接以防止信号反射。N个CAN节点中的每一个包括相应的处理器8、相应的CAN控制器10和相应的CAN收发器12(在另选的实施方式中，CAN控制器可以被嵌入在处理器中或者嵌入在收发器中，在后者情况下，结果得到的部件将在本文中被称为“CAN控制器/收发器”)。根据图1所描绘的实施方式，处理器8和CAN收发器12通过CAN控制器10(以电的方式)彼此通信。各个CAN收发器12通过一对短截线6a和6b电连接到CAN总线2的总线线路2a和2b。总线线路2a和2b以及短截线6a和6b包括导电电线。
根据CAN通信协议，各个CAN节点能够发送和接收消息，但不能同时地发送和接收消息。消息或帧主要由代表消息优先级的标识符和许多数据字节构成。消息由CAN收发器12串行地发送到CAN总线2上并且可以被所有CAN节点接收。连接到CAN总线2的各个CAN节点在尝试发送消息之前等待规定的不活动期。如果存在冲突(即，如果两个节点设法同时发送消息)，则基于消息的标识符字段中的各个消息的预编程优先级通过逐位仲裁来解决冲突。包含最高优先级标识符的消息总是赢得总线访问。
仍然参照图1，CAN通信是双向的。处理器8决定所接收到的消息意指什么以及它想要发送什么消息。传感器、执行器和控制设备(图1中未示出)可连接到处理器8。在传输期间，CAN控制器10将发送消息发送到CAN收发器12，所述CAN收发器12在总线空闲时将位串行地发送到CAN总线2。在接收期间，CAN收发器12将数据流从CAN总线电平转换为CAN控制器10使用的电平。在传输期间，CAN收发器12将来自CAN控制器10的数据流转换为CAN总线电平。更具体地，CAN收发器12内部的驱动器(图1中未示出)将TXD端子上的数字输入转换为CANH和CANL端子上的差分输出。CAN收发器12内部的接收器(图1中未示出)将来自CANH和CANL端子的差分信号转换为RXD端子上的数字输出。在CAN收发器12内部，驱动器的CANH和CANL端子在内部被系到接收器的输入，这使得各个发送节点能够不断地监视它自己的传输的各个位。
上述CAN节点可以被并入在各种类型的电子装置(诸如线路可替换单元(LRU))中。图2是表示使得n个LRU(分别被标识为LRU1、LRU2、...、LRUn-1、LRUn)能够彼此通信的电气CAN总线的典型拓扑的图。各个LRU并入先前所描述的类型的CAN节点。另外，各个LRU通过相应的LRU-短截线连接器14、相应的短截线电缆6和相应的短截线-总线连接器16连接到CAN总线2。CAN总线2的左部的电线可以通过生产中断(production break)连接器18电连接到CAN总线2的右部的电线。根据一个实施方式，各个短截线-总线连接器16是将CAN总线2连接到短截线电缆6的电接头，总线上的各个节点各有一个接头。接合过程占去宝贵的制造时间，因为必须分出屏蔽层，接合信号电线，然后用热收缩和保护套将屏蔽层连接回来。
图3A和图3B示出了用于电气总线的CAN总线协议，其中显性位过驱动总线上的隐性位以实现非破坏性逐位仲裁。图3A是示出了两个CAN节点之间的电气CAN总线逐位仲裁的图。图3B是与CAN总线的两个反转逻辑状态(即，显性和隐性)相对应的差分电压电平(CANH和CANL)的物理位表示。
如图3B中看到的，CAN总线2在设备的上电操作期间具有两种状态：显性(逻辑0)和隐性(逻辑1)。显性总线状态是当总线被差分驱动(即，CANH和CANL线路上的电压差是Vdiff(D))时，对应于并入在各个CAN节点中的CAN控制器10的TXD和RXD端子(示出在图1中)上的逻辑低。隐性总线状态是当CAN总线2经由CAN收发器12内部的接收器(未示出)的高电阻内部输入电阻器偏置(即，CANH和CANL线路上的电压差是Vdiff(R))时，对应于TXD和RXD端子上的逻辑高。
仅一个CAN节点可在任何给定时间发送数据消息。如果两个CAN节点设法同时地访问CAN总线2，则使用无损逐位仲裁来解决争用。无损意味着赢得仲裁的CAN节点继续发送其消息，而该消息不会被另一CAN节点破坏或损坏。CAN仲裁过程由CAN控制器10自动地处理。优先级基于在各个CAN帧开始时由所有CAN节点发送的11位标识符被分配给特定CAN节点。具有最低标识符的CAN节点在帧开始时发送更多的零，并且该节点赢得仲裁或者被赋予最高优先级。显性位总是覆写CAN总线上的隐性位。
在图3A中示出了CAN逐位仲裁的一个示例。上部部分表示由节点A在一时间间隔期间生成的位序列；中间部分表示由节点B在同一时间间隔期间生成的位序列；下部部分表示作为逐位仲裁过程的结果在CAN总线2上发送的位序列。因为各个节点连续监视它自己的传输，所以当节点B的隐性位被节点A的更高优先级显性位覆写时，节点B检测到总线状态不与它发送的位匹配。因此，节点B暂停传输同时节点A继续其消息。一旦总线被节点A释放，节点B就进行发送该消息的另一尝试。如图3A中看到的，这个尝试是成功的。
图2所示的电气CAN总线2可用无源光学CAN总线替换，以减少与总线的制造和安装关联的重量和劳动，并且以使与不同的数据速度和总线/短截线长度关联的许多总线配置最小化。图4A和图4B标识根据一个实施方式的在发送模式(图4A)下和在接收模式(图4B)下的光学控制器区域网络的一些部件。该光学控制器区域网络包括可操作地连接到无源反射光耦合器(在图4A和4B中未示出)的多个电气CAN节点。各个电气CAN节点包括相应的CAN控制器/收发器22，所述相应的CAN控制器/收发器22通过相应的信号转换器24可操作地连接到相应的发送光学子组件26(TOSA)和相应的接收光学子组件28(ROSA)。更具体地，信号转换器24将从CAN控制器/收发器22接收到的CANH和CANL电压信号转换为被发送到发送光学子组件26的电气逻辑位并且将从接收光学子组件28接收到的电气逻辑位转换为被发送到CAN控制器/收发器22的CANH和CANL电压信号。
图4A和图4B中描绘的信号转换器24包括以下电子部件：(a)第一放大器40，其具有分别连接到CAN控制器/收发器22的CANH和CANL端子的差分输入端子以及输出端子；(b)或门48，其具有第一输入端子和第二输入端子以及输出端子；(c)第一与门42，其具有连接到第一放大器40的输出端子的第一输入端子、被配置和连接成从或门48的输出端子接收反转位的第二输入端子以及连接到发送光学子组件26的输出端子；(d)第二与门44，其具有连接来从第一与门42的输出端子接收反转位的第一输入端子、连接到接收光学子组件28的第二输入端子以及连接到或门48的第一输入端子的输出端子；(e)第二放大器46，其具有连接到第二与门44的输出端子的输入端子、连接到CAN控制器/收发器22的CANH端子的第一输出端子以及被配置和连接成向CAN控制器/收发器22的CANL端子输出反转电压信号的第二输出端子；以及(f)移位寄存器50，其具有连接到第二与门44的输出端子的输入端子以及连接到或门48的第二输入端子的输出端子。移位寄存器50为从第二与门44的输出端子到第一与门42的第二输入端子的内部回路中的信号提供传播时间延迟。
图4A和图4B示出了根据一个实施方式的如何在光学域中实现电气CAN总线中的显性/隐性位行为。从节点输出的隐性状态意味着无光脉冲被发送。从节点输出的显性状态意味着光脉冲被发送。由与门42输出的位被反转并反馈到与门44。由与门44输出的位然后经由或门48被环回到与门42以锁定被连接和配置为经由发送光学子组件26和接收光学子组件28与CAN控制器/收发器22进行通信的其它CAN控制器/收发器(参见图5)。来自具有不同数量的显性状态位(即，光脉冲)的光发送器的冲突与显性CAN信号被假定为如何表现类似，即，在CAN帧开始时发送更多的连续光脉冲的发送器赢得仲裁并继续发送其消息。
图4A所描绘的部件的配置可用于将多个CAN控制器/收发器连接到单个反射光学星形。图5描绘了可操作地连接到反射光学星形32的多个CAN控制器/收发器22a至22n(其中n是等于三或更大的整数)。CAN控制器/收发器22a经由信号转换器24a、发送光学子组件26a、接收光学子组件28a以及具有分别以光的方式连接到发送光学子组件26a和接收光学子组件28a的两个支路的光Y形耦合器30a可操作地连接到反射光学星形32。CAN控制器/收发器22b经由信号转换器24b、发送光学子组件26b、接收光学子组件28b以及具有分别以光的方式连接到发送光学子组件26b和接收光学子组件28b的两个支路的光Y形耦合器30b可操作地连接到反射光学星形32。CAN控制器/收发器22n经由信号转换器24n、发送光学子组件26n、接收光学子组件28n以及具有分别以光的方式连接到发送光学子组件26n和接收光学子组件28n的两个支路的光Y形耦合器30n可操作地连接到反射光学星形32。根据图5所描绘的实施方式，信号转换器24a至24n中的每一个包括在图4中的虚线矩形内部描绘的部件。另外，光Y形耦合器通过塑料光纤(图5中的POF)以光的方式连接到发送光学子组件和接收光学子组件及反射光学星形。
光纤是沿着其轴线发送光的圆柱形介质波导。光纤由被透明包层(claddinglayer)(在下文中为“包层”)包围的透明芯构成，两者都由介电材料制成。光通过全内反射现象被保持在芯中。为了将光信号限制在芯中，芯的折射率大于包层的折射率。芯与包层之间的边界可以是突变的，像在阶跃折射率光纤中一样，或者是渐变的，像在渐变折射率光纤中一样。本文所公开的实施方式采用塑料光纤。塑料光纤传输容量高、抗电磁干扰引发的噪声的能力好、重量轻、机械强度高并且柔性出色。与玻璃光纤相比，塑料光纤的直径也较大。由于其较大的直径，塑料光纤与玻璃光纤相比具有较大的光纤不对准容差。由于这个大的不对准容差，基于塑料光纤的网络具有较低的维护和安装成本。在航空航天平台中，塑料光纤也大大地降低航空电子网络中使用的连接器和收发器部件的成本。在另选的实施方式中，可使用玻璃光纤代替塑料光纤。
根据本文中所公开的实施方式，反射光学星形32使用光Y形耦合器30a至30n在每CAN控制器/收发器仅一根塑料光纤(POF)的情况下可操作地连接到CAN控制器/收发器22a至22n。因此，通过使用反射光学星形32，CAN总线上的任何显性信号(光脉冲)可被发送方自己的接收器看到并且也被CAN总线上的所有其它接收器看到，这优先于所有隐性信号发送方。
图6是表示根据一个实施方式的光Y形耦合器30的图。光Y形耦合器30包括三根塑料光纤52、54和56。尽管在图6中未描绘，然而塑料光纤52和54的端面52a和54a将结合并以光的方式连接到塑料光纤56的端面56a。光Y形耦合器30被设计为通过内部反射来促进入射光的传播。在图6中指向右边的箭头T表示通过光Y形耦合器30从左向右(例如，从发送光学子组件26向反射光学星形32)传播的光，然而指向左边的箭头R表示从右向左(例如，从反射光学星形32向与发送光学子组件26关联的接收光学子组件28)传播的光。光Y形耦合器30使得能实现CAN节点到反射光学星形32的单光纤连接。根据提出的实施方式的一个示例，单根1mm直径塑料光纤(在图6中未示出)被用于如图5中看到的从各个光Y形耦合器30的塑料光纤56到反射光学星形32的双向数据传输。类似地，由塑料光纤52和54形成的发送和接收支路以光的方式连接到像图5中看到的那样分别连接到发送光学子组件26和接收光学子组件28的相应的1mm直径塑料光纤短截线。
根据上述提出的实施方式，除沿着塑料光纤52、54的相应的端部之外，塑料光纤52、54和56各自具有1mm的直径。塑料光纤52和54中的每一个包括纤维材料已被去除以形成相应的平坦面以及相应的半圆形端面52a和54a的相应的端部。端部在塑料光纤52和54的圆形横截面过渡到非圆形的地方开始并且分别在半圆形端面52a和54a处终止。更具体地，塑料光纤52的端部被成形为形成与端面52a相交并垂直的第一侧面，同时塑料光纤54的端部被成形为形成与端面54a相交并垂直的第二侧面。这些侧面结合到反射材料58(诸如银)的薄层的相反表面。反射材料58的薄层防止塑料光纤52和54的相应的端部之间的串扰。塑料光纤52和54的半圆形端面52a和54a组合以形成圆形端面，该圆形端面通过一层折射率匹配环氧树脂(在图6中未示出)来结合并以光的方式连接到塑料光纤56的圆形端面56a。此折射率匹配环氧树脂消除了半圆形端面54a处的背反射，该背反射可以导致从发送光学子组件26到同一CAN节点的相关接收光学子组件28的串扰。
现在将参照图7A至图7C描述根据一个提出的示例实施方式的POF束和反射光学星形组件的构造。
图7A是示出了以下部件的分解图：包括被保护套64(除图7A中可见的粗端外)包围的多个(在此示例中，七个)塑料光纤62的光纤束60；将在组装期间插入光纤束60的端部的光纤束套筒66；具有六边形横截面剖面的光混合棒68；以及将在组装期间插入光混合棒68的混合棒套筒70。光混合棒66的第一端面65被抛光并且将以光的方式连接到七根塑料光纤64的端面；光混合棒66的第二端面被涂覆有形成反射镜67的反射材料的薄膜。
图7B是具有图7A所描绘的部件的部分地组装的光纤束和反射光学星形组件的等距视图。光纤束60的端部(该端部包括塑料光纤64的粗端)被光纤束套筒66包围。光纤束套筒66的接收塑料光纤64的粗端的轴向部分具有在光纤束套筒66的轴向部分中约束塑料光纤64的粗端的锥形内表面。光混合棒68被混合棒套筒70包围。图7B示出了光纤束套筒66和混合棒套筒70被间隙分隔。在最终组装中，光纤束套筒66和混合棒套筒70的端面将彼此邻接并且塑料光纤64的端面将结合并以光的方式耦合到光混合棒66的端面65。
图7C示出了在图7A和图7B中部分地描绘的根据所提出的示例实施方式的完全地组装的光纤束和反射光学星形组件的部件的等距视图。在最终组装中，光纤束套筒66和混合棒套筒70的端面彼此邻接。另外，塑料光纤64的端面通过一层折射率匹配环氧树脂(在图7C中不可见)而结合并以光的方式耦合到光混合棒66的端面65。光混合棒66的功能是为了使从七根塑料光纤64中的任何一根传播的所有电磁模式混合，使得紧跟由反射镜67反射之后，所反射的电磁辐射将被均匀地分发到所有七根塑料光纤64。光纤束套筒66和混合棒套筒70又被星形外壳体72包围。
图8是表示图7C所描绘的完全地组装的光纤束和反射光学星形组件的各种部件的几何形状的图。光纤束套筒66和混合棒套筒70的外径是相等的。星形外壳体72是内径大于套筒的外径的圆筒。星形外壳体72被设置有用于在星形外壳体72与套筒之间注入粘合剂的进入孔74。光纤束套筒66包括分别具有相对较小内径和相对较大内径的两个圆柱形部分。具有相对较大内径的圆柱形部分包围光纤束60的夹套部分，然而具有相对较小内径的圆柱形部分包围塑料光纤64的散尾(raw end)。在一个提出的实施方式中，塑料光纤64具有1mm的外径。混合棒套筒70的内径由图8中的虚线圆来指示。光混合棒66的横截面剖面由图8中的虚线圆内部的虚线六边形来指示。七根塑料光纤64的端面在虚线六边形内部的位置表示所有光纤均以光的方式耦合到光混合棒66的第一端面65的事实。
根据一个提出的示例实施方式，各个信号转换器24(参见图4A)电连接到相应的光电介质转换器。各个光电介质转换器包括：相应的发送器，其具有用于将从相应的信号转换器24接收到的电信号转换成要发送到反射光学星形32的光混合棒66的光信号的激光器；以及相应的接收器，其具有将从光混合棒66接收到的光信号转换成要发送到相应的信号转换器24的电信号的光电检测器。
适合于在以上所公开的应用中使用的CAN节点部件可在市场上从德州仪器公司买到(诸如SN65HVD26x CAN收发器)。
本文所公开的光学CAN总线使用用于发送和接收的单光纤、用于发送和接收的单波长和无源反射光学星形来像在有源星形中一样避免单点电子故障。根据一个提出的实施方式，单个1mm直径POF被用于通过在也以光的方式连接到一对1mm直径POF短截线的发送和接收支路之间具有高度隔离的光Y形耦合器从一个LRU到反射光学星形的双向数据传输。该组件提供没有无源反射光学星形与POF短截线之间的连接器、没有接头且没有端接器的简单的光纤总线。结果得到的光学CAN总线独立于选择的总线速度并且独立于从反射光学星形到LRU内部的CAN节点的距离而起作用。
可在任何移动平台(汽车、坦克、飞机、直升机、太空飞船等)或固定平台(工业机械等)上采用本文所公开的光学CAN总线以消除EME并且减小与电气CAN总线的局限性关联的重量、大小和制造时间。
虽然已经参照各种实施方式描述了光学联网系统，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本文教导的情况下，可以做出各种改变并且等同物可以取代其元件。另外，可以做出许多修改以使本文所公开的实践的构思和减少适于特定情形。因此，由权利要求书所涵盖的主题旨在不限于所公开的实施方式。
如权利要求书中所使用的，术语“光波导”包括被配置为引导通过波导传播的电磁辐射的以下类型的元件中的至少一个：光纤、光学连接器、光Y形耦合器和光混合棒。
另外，执行“将差分电信号转换为光脉冲”的功能(像在权利要求书中所叙述的那样)的对应结构(在上文公开)包括信号转换器24和发送光学子组件26及其等同物；并且执行“将光脉冲转换为差分电信号”的功能(像在权利要求书中叙述的那样)的对应结构(在上文公开)包括信号转换器24和接收光学子组件28及其等同物。

Claims (15)

1.一种数据通信系统，该数据通信系统包括：
以电的方式操作的多个控制器区域网络节点；
多个信号转换器，所述多个信号转换器电连接到所述多个控制器区域网络节点中的相应的控制器区域网络节点，各个信号转换器包括将差分信号转换为数字信号以及将数字信号转换为差分信号的电路；
多个发送光学子组件，所述多个发送光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个发送光学子组件包括将来自相应的信号转换器的数字信号转换为光脉冲的相应的发送器；
多个接收光学子组件，所述多个接收光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个接收光学子组件包括将光脉冲转换为被发送到相应的信号转换器的数字信号的相应的接收器；以及
光纤网络，该光纤网络以光的方式连接到所述发送器和所述接收器，以使得所述多个控制器区域网络节点能够彼此通信，其中，所述光纤网络包括反射光学星形。
2.根据权利要求1所述的数据通信系统，其中，所述光纤网络还包括以光的方式连接到所述反射光学星形的多个光Y形耦合器，各个光Y形耦合器包括分别以光的方式连接到与相应的信号转换器关联的所述发送器和所述接收器的发送支路和接收支路，进一步其中，各个光Y形耦合器的所述发送支路包括具有第一侧面的第一光纤，各个光Y形耦合器的所述接收支路包括具有面对所述第一侧面的第二侧面的第二光纤，并且各个光Y形耦合器还包括设置在所述发送支路的所述第一侧面和所述接收支路的所述第二侧面之间的反射材料层。
3.根据权利要求2所述的数据通信系统，其中，所述第一光纤具有第一端面，所述第二光纤具有第二端面，并且各个光Y形耦合器还包括第三光纤，该第三光纤具有以光的方式耦合到所述第一端面和所述第二端面的端面。
4.根据权利要求2所述的数据通信系统，其中，各个光Y形耦合器还包括设置在所述第一端面与所述第三端面之间以及所述第二端面与所述第三端面之间的折射率匹配环氧树脂层。
5.根据权利要求1所述的数据通信系统，其中，所述反射星形耦合器包括光混合棒和设置在该光混合棒的一端处的反射镜。
6.根据权利要求1所述的数据通信系统，其中，所述多个控制器区域网络节点中的每一个包括相应的控制器区域网络控制器和电连接到所述相应的控制器区域网络控制器的相应的控制器区域网络收发器，所述控制器区域网络控制器被配置为使用逐位仲裁来通信，进一步其中，各个信号转换器包括：
第一放大器，该第一放大器具有分别连接到相应的控制器区域网络收发器的CANH端子和CANL端子的差分输入端子以及输出端子；
或门，该或门具有第一输入端子和第二输入端子以及输出端子；
第一与门，该第一与门具有连接到所述第一放大器的所述输出端子的第一输入端子、被配置和连接成从所述或门的所述输出端子接收反转位的第二输入端子以及连接到相应的发送光学子组件的输出端子；
第二与门，该第二与门具有被连接成从所述第一与门的所述输出端子接收反转位的第一输入端子、连接到相应的接收光学子组件的第二输入端子以及连接到所述或门的所述第一输入端子的输出端子；以及
第二放大器，该第二放大器具有连接到所述第二与门的所述输出端子的输入端子、连接到所述相应的控制器区域网络收发器的所述CANH端子的第一输出端子以及被配置和连接成向所述相应的控制器区域网络收发器的所述CANL端子输出反转电压信号的第二输出端子。
7.根据权利要求6所述的数据通信系统，所述数据通信系统还包括移位寄存器，该移位寄存器具有连接到所述第二与门的所述输出端子的输入端子和连接到所述或门的所述第二输入端子的输出端子。
8.一种数据通信系统，该数据通信系统包括：
多个电子装置，所述多个电子装置被配置为发送和接收表示数据的电信号，其中，所述电子装置中的每一个包括被配置为使用逐位仲裁确定消息优先级来广播消息的相应的控制器区域网络控制器，以及电连接到所述相应的控制器区域网络控制器的相应的控制器区域网络收发器；
多个信号转换器，所述多个信号转换器电连接到所述多个控制器区域网络收发器中的相应的控制器区域网络收发器，各个信号转换器包括将差分信号转换为数字信号以及将数字信号转换为差分信号的电路；
多个发送光学子组件，所述多个发送光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个发送光学子组件包括将来自相应的信号转换器的数字信号转换为光脉冲的相应的发送器；
多个接收光学子组件，所述多个接收光学子组件电连接到所述多个信号转换器中的相应的信号转换器，各个接收光学子组件包括将光脉冲转换为被发送到相应的信号转换器的数字信号的相应的接收器；以及
光纤网络，该光纤网络以光的方式连接到所述发送器和所述接收器，以使得所述多个控制器区域网络节点能够彼此通信，其中，所述光纤网络包括反射光学星形。
9.根据权利要求8所述的数据通信系统，其中，所述光纤网络还包括以光的方式连接到所述反射光学星形的多个光Y形耦合器，各个光Y形耦合器包括分别以光的方式连接到与相应的信号转换器关联的所述发送器和所述接收器的发送支路和接收支路，进一步其中，各个光Y形耦合器的所述发送支路包括具有第一侧面的第一光纤，各个光Y形耦合器的所述接收支路包括具有面对所述第一侧面的第二侧面的第二光纤，并且各个光Y形耦合器还包括设置在所述发送支路的所述第一侧面和所述接收支路的所述第二侧面之间的反射材料层。
10.根据权利要求8所述的数据通信系统，其中，所述反射星形耦合器包括光混合棒和设置在该光混合棒的一端处的反射镜，进一步其中，所述多个电子装置中的每一个是相应的线路可替换单元。
11.一种数据通信系统，该数据通信系统包括：
多个电子装置，所述多个电子装置被配置为发送和接收表示数据的电信号，其中，所述电子装置中的每一个包括被配置为使用逐位仲裁确定消息优先级来广播消息的相应的控制器区域网络控制器，以及电连接到所述相应的控制器区域网络控制器的相应的控制器区域网络收发器；
用于将差分电信号转换为光脉冲的装置；
用于将光脉冲转换为差分电信号的装置；以及
光纤网络，该光纤网络包括反射光学星形以及将该反射光学星形以光的方式连接到所述用于将差分电信号转换为光脉冲的装置并且连接到所述用于将光脉冲转换为差分电信号的装置的多个光波导。
12.根据权利要求11所述的数据通信系统，其中，所述多个光波导还包括以光的方式连接到所述反射光学星形的多个光Y形耦合器，各个光Y形耦合器包括分别以光的方式连接到与相应的所述用于将差分电信号转换为光脉冲的装置关联的发送器和与相应的所述用于将光脉冲转换为差分电信号的装置关联的接收器的发送支路和接收支路，其中，各个光Y形耦合器的所述发送支路包括具有第一侧面的第一光纤，各个光Y形耦合器的所述接收支路包括具有面对所述第一侧面的第二侧面的第二光纤，并且各个光Y形耦合器还包括设置在所述发送支路的所述第一侧面和所述接收支路的所述第二侧面之间的反射材料层。
13.根据权利要求11所述的数据通信系统，其中，所述反射星形耦合器包括光混合棒和设置在该光混合棒的一端处的反射镜。
14.根据权利要求11所述的数据通信系统，其中，所述多个电子装置中的每一个是相应的线路可替换单元。
15.一种用于多个节点之间的控制器区域网络通信的方法，所述方法包括以下步骤：
从所述多个节点中的一个广播消息，该消息包括根据响应于冲突检测而采用逐位仲裁的通信协议来表示位序列的发送差分电信号；
将所述发送差分电信号转换为光脉冲；
把所述光脉冲引导进反射光学星形；
在所述反射光学星形内部反射所述光脉冲；
向所述多个节点引导反射后的光脉冲；
将反射后的光脉冲转换为接收差分电信号；以及
在各个节点处接收所述接收差分电信号。
CN201810283536.7A 2017-04-18 2018-04-02 应用于单光纤双向控制器区域网络总线的数据通信系统 Active CN108737235B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/489,810 2017-04-18
US15/489,810 US10263706B2 (en) 2017-04-18 2017-04-18 Single-fiber bidirectional controller area network bus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108737235A true CN108737235A (zh) 2018-11-02
CN108737235B CN108737235B (zh) 2021-03-12

Family

ID=62063289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810283536.7A Active CN108737235B (zh) 2017-04-18 2018-04-02 应用于单光纤双向控制器区域网络总线的数据通信系统

Country Status (8)

Country Link
US (2) US10263706B2 (zh)
EP (1) EP3393061B1 (zh)
JP (1) JP7195756B2 (zh)
KR (1) KR102526057B1 (zh)
CN (1) CN108737235B (zh)
BR (1) BR102018003832A2 (zh)
CA (1) CA2996127C (zh)
TW (1) TWI729263B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109905306A (zh) * 2019-01-30 2019-06-18 北京深蓝同创科技有限公司 一种低成本多主总线通信控制系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10263706B2 (en) * 2017-04-18 2019-04-16 The Boeing Company Single-fiber bidirectional controller area network bus
US10768228B2 (en) * 2018-04-05 2020-09-08 Nxp B.V. Communication circuitry integrity assessment
CN209351354U (zh) * 2018-09-28 2019-09-06 深圳市道通科技股份有限公司 Can电路结构及其车辆诊断设备
US11243365B2 (en) * 2018-11-16 2022-02-08 The Boeing Company Methods for providing flammability protection for plastic optical fiber
US11928069B2 (en) * 2019-01-15 2024-03-12 Christoph HELDEIS Optical output device, bus unit, bus control unit and methods
US11628734B2 (en) 2020-09-22 2023-04-18 Argo AI, LLC Enhanced vehicle connection
WO2023283414A2 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 Morrison Brian D Hybrid wire-fiber data networks for electromagnetic and/or ground-noise environments, components thereof, and systems incorporating same
LU502098B1 (de) * 2022-05-17 2023-12-04 Phoenix Contact Gmbh & Co Primäres Kommunikationsgerät, Ankopplungsmodul und Kommunikationssystem

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4573215A (en) * 1984-02-21 1986-02-25 Westinghouse Electric Corp. Optical data distribution network with listen-while-talk capabilities
EP0315351A2 (en) * 1987-11-02 1989-05-10 AT&T Corp. A passive star coupler
JPH07209543A (ja) * 1994-01-26 1995-08-11 Fuji Electric Co Ltd 導波路型光スターカプラ
US20090257716A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Chan Eric Y Optical star coupler
US20120189302A1 (en) * 2009-09-24 2012-07-26 Autonetworks Technologies, Ltd. On-vehicle communication system, optical communication harness and optical distribution apparatus
CN105991195A (zh) * 2016-03-03 2016-10-05 合肥工业大学 一种应用于塑料光纤网络的光纤转can电路
CN106375010A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 一种光纤局域网can总线控制装置及其应用

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883223A (en) * 1974-04-08 1975-05-13 Corning Glass Works Coupler for optical communication system
US4365864A (en) * 1979-08-10 1982-12-28 National Research Development Corporation Optical fibre multiport couplers
DE3224664A1 (de) * 1982-07-01 1984-01-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schaltung zur erkennung von datenkollisionen in einem optischen datenbus und schaltung zur erkennung des datenfreien zustandes des busses
US4701904A (en) * 1985-10-18 1987-10-20 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical local area network employing microwave modulation techniques
US4943136A (en) 1988-12-09 1990-07-24 The Boeing Company Optical backplane interconnection
US5068847A (en) * 1989-10-19 1991-11-26 Honeywell Inc. Fiber optic network architecture having data feedback for monitoring communications thereon
US5244636A (en) * 1991-01-25 1993-09-14 Trustees Of Tufts College Imaging fiber optic array sensors, apparatus, and methods for concurrently detecting multiple analytes of interest in a fluid sample
NL9100952A (nl) 1991-06-03 1993-01-04 Nederland Ptt Optische reflectiesterinrichting.
DE69228667T2 (de) * 1991-12-24 1999-09-30 Whitaker Corp Optisches Kopplungselement
GB9206574D0 (en) * 1992-03-26 1992-05-06 Amp Gmbh Optical star coupler assembly
ATE260532T1 (de) * 1992-10-15 2004-03-15 Canon Kk Optischer konzentrator und optisches übertragungsnetz mit einem derartigen konzentrator
US5742717A (en) * 1995-10-30 1998-04-21 Fuji Electric Co., Ltd. Optical star coupler
JPH09265019A (ja) 1996-03-27 1997-10-07 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 光信号分配装置
US6249363B1 (en) * 1997-07-23 2001-06-19 Hitachi, Ltd. Optical communication method, optical linking device and optical communication system
JPH1138260A (ja) * 1997-07-24 1999-02-12 Sumitomo Wiring Syst Ltd 光カプラ，その光カプラの製造方法及び超音波接合装置
JP2001021751A (ja) 1999-07-05 2001-01-26 Alps Electric Co Ltd 光分岐・結合器
IL138517A (en) * 2000-09-17 2005-07-25 Serconet Ltd System and method for transmission-line termination by signal cancellation, and applications thereof
JP3806928B2 (ja) 2002-06-12 2006-08-09 セイコーエプソン株式会社 光送受信機及びその製造方法
KR100557165B1 (ko) 2004-01-29 2006-03-03 삼성전자주식회사 양방향 광송수신 모듈과 그를 이용한 양방향 광송수신패키지
US7567105B2 (en) * 2004-12-28 2009-07-28 Texas Instruments Incorporated High speed controller area network receiver having improved EMI immunity
DE202005008437U1 (de) 2005-05-31 2005-10-27 Universität Ulm Körperschaft des öffentlichen Rechts Optische CAN-Hochgeschwindigkeits-Netzwerke mit Hub und Minibridge
DE102006052255A1 (de) 2006-11-03 2008-05-08 Schott Ag Sternkoppler für optische Netzwerke, insbesondere für optische Datenbusse in Kraftfahrzeugen
US7783808B2 (en) 2006-11-08 2010-08-24 Honeywell International Inc. Embedded self-checking asynchronous pipelined enforcement (escape)
JP4407752B2 (ja) * 2008-01-10 2010-02-03 トヨタ自動車株式会社 故障箇所検出装置及び通信装置並びに故障箇所検出方法
KR101485218B1 (ko) * 2008-10-31 2015-01-22 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 광학 브로드캐스트 버스, 광학 신호 송신기 및 광학 신호 수신기
JP2011071638A (ja) 2009-09-24 2011-04-07 Autonetworks Technologies Ltd 車載通信システム
KR20110097240A (ko) * 2010-02-25 2011-08-31 삼성전자주식회사 광 시리얼라이저, 광 디시리얼라이저, 및 이들을 포함하는 데이터 처리 시스템
US8521032B2 (en) 2010-04-01 2013-08-27 The Boeing Company Optical fiber interface system and connector
US8422842B2 (en) * 2010-09-02 2013-04-16 Yong Huang Plastic fiber coupler and method of manufacturing thereof
AU2012311815A1 (en) * 2011-09-21 2014-04-03 Cassidian Airborne Solutions Gmbh Airworthy CAN bus system
US8554032B2 (en) * 2011-12-12 2013-10-08 The Boeing Company Optical star coupler for plastic optical fibers
JP2013214887A (ja) 2012-04-02 2013-10-17 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 双方向光通信網及び双方向光通信システム
US9057846B2 (en) * 2012-07-17 2015-06-16 Teledyne Instruments, Inc. Systems and methods for subsea optical can buses
US9482819B2 (en) * 2013-03-04 2016-11-01 Alliance Fiber Optic Products, Inc. WDM Mux/DeMux on cable and methods of making the same
US9429725B2 (en) 2013-04-19 2016-08-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bidirectional parallel optical transceiver module and a method for bidirectionally communicating optical signals over an optical link
US20160173513A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Battelle Energy Alliance, Llc. Apparatuses and methods for security in broadcast serial buses
US10282340B2 (en) 2014-12-17 2019-05-07 The Boeing Company Pin-configurable internal bus termination system
US10727954B2 (en) * 2016-06-14 2020-07-28 Teledyne Instruments, Inc. Long distance subsea can bus distribution system
US10263706B2 (en) * 2017-04-18 2019-04-16 The Boeing Company Single-fiber bidirectional controller area network bus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4573215A (en) * 1984-02-21 1986-02-25 Westinghouse Electric Corp. Optical data distribution network with listen-while-talk capabilities
EP0315351A2 (en) * 1987-11-02 1989-05-10 AT&T Corp. A passive star coupler
JPH07209543A (ja) * 1994-01-26 1995-08-11 Fuji Electric Co Ltd 導波路型光スターカプラ
US20090257716A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Chan Eric Y Optical star coupler
US20120189302A1 (en) * 2009-09-24 2012-07-26 Autonetworks Technologies, Ltd. On-vehicle communication system, optical communication harness and optical distribution apparatus
CN105991195A (zh) * 2016-03-03 2016-10-05 合肥工业大学 一种应用于塑料光纤网络的光纤转can电路
CN106375010A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 一种光纤局域网can总线控制装置及其应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109905306A (zh) * 2019-01-30 2019-06-18 北京深蓝同创科技有限公司 一种低成本多主总线通信控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10263706B2 (en) 2019-04-16
JP7195756B2 (ja) 2022-12-26
CA2996127A1 (en) 2018-10-18
US20180302165A1 (en) 2018-10-18
EP3393061B1 (en) 2022-03-16
CN108737235B (zh) 2021-03-12
JP2018201193A (ja) 2018-12-20
TW201840163A (zh) 2018-11-01
KR20180117037A (ko) 2018-10-26
KR102526057B1 (ko) 2023-04-25
TWI729263B (zh) 2021-06-01
US10615876B2 (en) 2020-04-07
US20190215072A1 (en) 2019-07-11
EP3393061A1 (en) 2018-10-24
CA2996127C (en) 2023-03-28
BR102018003832A2 (pt) 2018-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108737235A (zh) 单光纤双向控制器区域网络总线
EP2351261B1 (en) Optical broadcast buses with shared optical interfaces
JP7294787B2 (ja) 双方向多波長ギガビット光ファイバネットワーク
US8929732B2 (en) On-vehicle communication system, optical communication harness and optical distribution apparatus
CN107544112B (zh) 光纤光学系统、数据通信系统及安装光混合器的方法
TWI830793B (zh) 航空電子可插拔主動光學連接器
JP2003344729A (ja) 光電気複合型伝送ケーブル
Schmidt et al. Fibernet II: A fiber optic ethernet
US20080219623A1 (en) Star coupler for optical networks, in particular for optical data buses in motor vehicles
US9594223B2 (en) Opto-electrical connection systems including opto-electrical cables providing configurable connectivity between electrical devices having electrical interfaces, and related assemblies and methods
CN110311733A (zh) 具有集成光纤耦合器的单波长双向收发器
CN208079081U (zh) 一种can总线系统及电子设备
CN103763033B (zh) 具有共享光学接口的光学广播总线
CN108234025A (zh) 一种can总线系统及电子设备
JPS6015610A (ja) 多芯光ケ−ブルカプラ
JP2011166550A (ja) 光通信装置、通信ハーネス及び光通信システム
JP2004198524A (ja) 光結合装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant