CN112769662A - 一种有源高速同轴fc-ae-1553总线式网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有源高速同轴FC‑AE‑1553总线式网络，涉及总线式网络领域；其中，所述总线式网络包括：网络节点和高速有源耦合器；所述网络节点至少包括电源模块、协议芯片和至少一个隔离变压器；其中所述协议芯片可配置为网络控制器模式和/或网络终端模式；所述高速有源耦合器至少包括电源模块、至少一个隔离变压器、HMC744模块和MAX3841模块；所述网络节点与所述高速有源耦合器之间、所述高速有源耦合器与所述高速有源耦合器之间通过同轴电缆连接。
Description
技术领域
本公开涉及总线式网络领域，具体涉及一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络。
背景技术
现有技术中，军用传统控制总线采用MIL-STD-1553B总线，其网络拓扑为无源同轴总线式网络，传输速率最高1Mbps，传输介质采用同轴电缆，其网络组成如图1所示，包括耦合器、总线控制器(BC)及远程终端(RT)，所有网络节点通过耦合器连接；
但是MIL-STD-1553B总线的传输速率较低，为了解决传输速率过低的问题，控制总线采用FC-AE-1553总线，传输介质采用光纤，网络拓扑如图2所示，包括网络控制器(以下简称NC节点，Network Controller)、网络终端(以下简称NT节点，Network Terminal)；其中，所有节点通过光纤、无源分光器组成，其传输速率最高可达到4.25Gbps。
虽然FC-AE-1553总线式网络解决了MIL-STD-1553B传输速率太低的问题，但是其在工程应用中仍然存在以下缺点：
1)、网络节点数量受限：随着无源分光器带来的光功率衰减，网络规模受限；
2)、温度指标较差：FC-AE-1553网络中各节点采用光模块与光纤网络连接，受限于当前工艺水平，光模块仅能够支持到-40℃-85℃,无法在更苛刻的温度下工作；
3)、光纤接口抗污染能力差：光纤接口容易被粉尘、盐雾污染，造成误码率提升。
因此，亟需一种网络解决上述FC-AE-1553总线式网络在工程应用中的缺点。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本公开实施例提出了一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络，以解决现有技术中存在的网络节点数量受限、温度指标较差、光纤接口抗污染能力差等问题。
本公开实施例的第一方面提供了一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络，包括：
网络节点和高速有源耦合器；
所述网络节点至少包括电源模块、协议芯片和至少一个隔离变压器；其中所述协议芯片可配置为网络控制器模式和/或网络终端模式；
所述高速有源耦合器至少包括电源模块、至少一个隔离变压器、HMC744模块和MAX3841模块；
所述网络节点与所述高速有源耦合器之间、所述高速有源耦合器与所述高速有源耦合器之间通过同轴电缆连接。
在一些实施例中，当所述协议芯片被配置为网络终端模式时，所述网络节点作为供电电源给所述高速有源耦合器提供电源。
在一些实施例中，当所述协议芯片被配置为网络终端模式时，在开始发送数据之前，发送数据使能信号置高电平有效，并将所述数据使能信号传输至所述高速有源耦合器。
在一些实施例中，所述HMC744模块用于实现下行数据信号的广播发送。
在一些实施例中，所述HMC744模块输出两路信号，一路信号作为当所述协议芯片被配置为网络终端模式时所述网络节点的输入信号；一路信号作为下一级所述高速有源耦合器的输入信号。
在一些实施例中，所述MAX3841模块用于实现上行突发发送数据的监测转发。
在一些实施例中，所述协议芯片被配置为网络终端模式时，当所述网络节点传来发送请求时，将所述网络节点输出的电信号选通，并输出至上级高速有源耦合器。
本公开实施例中公开了一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络，采用高速有源耦合器，使得更多的网络节点接入，实现更大规模的组网；同时采用同轴电缆，能够实现在更苛刻的温度环境和盐雾污染环境下工作。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本公开的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：
图1是根据本公开的一些实施例所示的一种MIL-STD-1553B网络拓扑结构示意图；
图2是根据本公开的一些实施例所示的一种总线式FC-AE-1553网络拓扑结构示意图；
图3是根据本公开的一些实施例所示的一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络结构示意图；
图4是根据本公开的一些实施例所示的网络节点的结构示意图；
图5是根据本公开的一些实施例所示的高速有源耦合器结构示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例阐述了本公开的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本公开显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本公开中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
本公开所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本公开范围。如本公开说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
参看下面的说明以及附图，本公开的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本公开的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
本公开中使用了多种结构图用来说明根据本公开的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本公开。本公开的保护范围以权利要求为准。
现有技术中，军用传统控制总线采用MIL-STD-1553B总线，其网络拓扑为无源同轴总线式网络，传输速率最高1Mbps，传输介质采用同轴电缆，其网络组成如图1所示，包括耦合器、总线控制器(BC)及远程终端(RT)，所有网络节点通过耦合器连接；
但是MIL-STD-1553B总线的传输速率较低，为了解决传输速率过低的问题，控制总线采用FC-AE-1553总线，传输介质采用光纤，网络拓扑如图2所示，包括网络控制器(NC)、网络终端(NT)；其中，所有节点通过光纤、无源分光器组成，其传输速率最高可达到4.25Gbps。
虽然FC-AE-1553总线式网络解决了MIL-STD-1553B传输速率太低的问题，但是其在工程应用中仍然存在以下缺点：
1)、网络节点数量受限：随着无源分光器带来的光功率衰减，网络规模受限；
2)、温度指标较差：FC-AE-1553网络中各节点采用光模块与光纤网络连接，受限于当前工艺水平，光模块仅能够支持到-40℃-85℃,无法在更苛刻的温度下工作；
3)、光纤接口抗污染能力差：光纤接口容易被粉尘、盐雾污染，造成误码率提升。
为解决FC-AE-1553总线式网络在工程应用中存在的缺点，本公开提出一种基于有源同轴FC-AE-1553总线式网络，其传输介质采用同轴电缆，上层协议采用FC-AE-1553协议。
具体地，一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络，包括：
网络节点和高速有源耦合器；
所述网络节点至少包括电源模块、协议芯片和至少一个隔离变压器；其中所述协议芯片可配置为网络控制器模式和/或网络终端模式；
所述高速有源耦合器至少包括电源模块、至少一个隔离变压器、HMC744模块和MAX3841模块；
所述网络节点与所述高速有源耦合器之间、所述高速有源耦合器与所述高速有源耦合器之间通过同轴电缆连接。
进一步地，一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络结构示意如图3所示，包括网络控制器(NC)、网络终端(NT)和高速有源耦合器，整个网络采用NC下行广播发送，NT上行分时突发发送。
在一些实施例中，所述网络节点组成具体如图4所示，至少包括电源模块、协议芯片及至少一个隔离变压器；其中所述协议芯片可配置为网络控制器模式和/或网络终端模式，即可以包括网络控制器(NC)和网络终端(NT)，两者硬件组成采用相同的架构。
具体地，电源模块除了给网络节点提供工作电源外，当协议芯片被配置为网络终端模式时，需要对外输出电信号，作为高速有源耦合器的供电电源。
隔离变压器一般采用TM1485系列芯片，最高速率可达到1.485Gbps，用于实现高速电信号收发隔离功能。
协议芯片可配置为NC或NT模式，当被配置为NT模式时，在开始发送数据时，发送禁止拉低信号后发送数据使能信号置高电平有效，并将该信号输出给高速有源耦合器，高速有源耦合器检测到该信号有效时，将NT发送信号选通输出到上行端，NT数据发送完成之后，NT输出的发送使能信号置电平无效，高速有源耦合器检测到该信号无效时，禁止NT发送信号，选通下一级高速有源耦合器输入的高速信号。
在一些实施例中，高速有源耦合器实现下行数据的广播和上行突发发送数据监测转发功能，其中单路具体实现功能框图如图5所示，至少包括电源模块、至少一个隔离变压器、HMC744模块和MAX3841模块；
其中，电源模块与网络中NT节点连接，提供用于给高速有源耦合器提供5V供电电源，保障下行广播信号传递功率不衰减。
HMC744模块，用于将输入的高速电信号一分为二，输出的两路信号其中一路作为NT节点的输入端，另外一路作为下一级高速有源耦合器的输入，从而实现整个下行信号的广播发送；
MAX3841模块用于实现NT节点上行突发发送数据的监测转发，包括NT输入信号和下级高速有源耦合器输出的信号；一般地，默认选择将下级高速有源耦合器输出的信号通过MAX3841输出给上级高速有源耦合器；当前高速有源耦合器上连接的NT节点有发送请求时，将NT输出电信号选通输出给上级高速有源耦合器，从而实现所有NT节点上行突发发送数据监测转发功能。
综上所述，本公开实施例公开的一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络具备以下优势：
1)采用高速有源耦合器，能够避免同轴电缆传输距离的限制，根据隔离变压器性能，每级耦合器之间传输距离最长可达70米；
2)采用同轴传电缆，整个网络能够实现在更苛刻的温度环境和盐雾污染环境下工作；
3)通过高速有源耦合器，能够实现更多网络节点接入整个网络，避免了光纤功率衰减导致网络节点数量较少的弊端，实现更大规模的组网。
应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本公开的原理，而不构成对本公开的限制。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。此外，本公开所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种有源高速同轴FC-AE-1553总线式网络，其特征在于，包括：
网络节点和高速有源耦合器；
所述网络节点至少包括电源模块、协议芯片和至少一个隔离变压器；其中所述协议芯片可配置为网络控制器模式和/或网络终端模式；
所述高速有源耦合器至少包括电源模块、至少一个隔离变压器、HMC744模块和MAX3841模块；
所述网络节点与所述高速有源耦合器之间、所述高速有源耦合器与所述高速有源耦合器之间通过同轴电缆连接。
2.根据权利要求1所述的总线式网络，其特征在于，当所述协议芯片被配置为网络终端模式时，所述网络节点作为供电电源给所述高速有源耦合器提供电源。
3.根据权利要求1所述的总线式网络，其特征在于，当所述协议芯片被配置为网络终端模式时，在开始发送数据之前，发送数据使能信号置高电平有效，并将所述数据使能信号传输至所述高速有源耦合器。
4.根据权利要求1所述的总线式网络，其特征在于，所述HMC744模块用于实现下行数据信号的广播发送。
5.根据权利要求1或4所述的总线式网络，其特征在于，所述HMC744模块输出两路信号，一路信号作为当所述协议芯片被配置为网络终端模式时所述网络节点的输入信号；一路信号作为下一级所述高速有源耦合器的输入信号。
6.根据权利要求1所述的总线式网络，其特征在于，所述MAX3841模块用于实现上行突发发送数据的监测转发。
7.根据权利要求1或6所述的总线式网络，其特征在于，所述协议芯片被配置为网络终端模式时，当所述网络节点传来发送请求时，将所述网络节点输出的电信号选通，并输出至上级高速有源耦合器。
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