CN1290275C - 一种双星的光纤can总线网络 - Google Patents
一种双星的光纤can总线网络 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1290275C CN1290275C CNB2003101113155A CN200310111315A CN1290275C CN 1290275 C CN1290275 C CN 1290275C CN B2003101113155 A CNB2003101113155 A CN B2003101113155A CN 200310111315 A CN200310111315 A CN 200310111315A CN 1290275 C CN1290275 C CN 1290275C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- star
- optical fiber
- interface control
- bus network
- control circuit
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明涉及一种双星的光纤CAN总线网络，由两个星形耦合器构成双星CAN总线网络，其特点是：在每个星形耦合器的通讯端口上连接有一个接口控制电路，两个星形耦合器的接口控制电路通过光纤相连接。接口控制电路要完成的功能是抑制接收耦合器的报文回送，抑制延时差应答信号的传送，消除网络堵塞，两个星形耦合器的接口控制电路相连接，从而构成双星CAN总线网络。
Description
技术领域
本发明属于一种CAN总线网络，特别是一种双星的光纤CAN总线网络。
背景技术
CAN(Control Area Network)总线是一种串行多主站控制器局域总线，CAN总线是广泛应用于汽车、电力、机械和化工等工业控制领域的一种现场总线。CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆和光纤。目前传输介质为双绞线的CAN总线网络已得到广泛应用，各项技术已经成熟。双绞线CAN总线网络的接口电路通常由CAN控制器(如SJA1000)和CAN收发器(如82C250)组成，其中CAN控制器输入输出电平为TTL电平，82C250实现TTL电平和CAN总线差动信号之间的相互转换，使总线具有较强的抗EMI(ElectromagneticInterference)特性。
双绞线CAN技术上容易实现、造价低廉，对环境电磁辐射有一定抑制能力。但在恶劣的工业现场双绞线CAN的抗干扰能力仍不能满足需要。传输介质光纤具有优越性能——强大的抗EMI能力，为提高CAN网络的抗EMI性能，本专利采用光纤作为传输介质，组成光纤CAN网络。
CAN网络作为一种工业现场底层控制网络和局域网在拓扑结构上是相似的，要实现光纤CAN局域网的基本拓扑结构有总线形、环形和星形。由于光信号传输的单向性，及信号传送过程的延时，在构成环形光纤CAN网可能会出现信号的自激现象，将导致环路堵塞。
当前应用最广的星形网是采用星形耦合器构成的星形网。每个节点通过点到点链路连接到中央的星形耦合器。但是当单个的光纤CAN星形耦合器接口较少，不能满足众多节点的需求时，需将星形网络扩展成多星拓扑结构。如双星形光纤CAN总线网络，两星形耦合器之间采用接口控制电路可以克服多星网络相连产生的信号堵塞。这种接口控制电路不仅能再生信号，能抑制报文回送堵塞，还能抑制应答信号延时差产生的堵塞。
目前对这种双星的光纤CAN总线网还没有具体的解决方案，很多技术难题尚未解决，譬如上述提到的防CAN网堵塞接口控制电路，CAN网堵塞原因有两个，即报文回送堵塞及应答信号延时差堵塞，分述如下：
报文回送堵塞问题。当两个星形耦合器(以下简称耦合器)直接通过两对光纤收发模块连接时，两根光纤对数据进行单向的传输。当耦合器1发送报文，耦合器2接收报文时；耦合器2完成三项工作：接收耦合器1发送的报文，将接收的报文传送到该耦合器2下属的所有CAN节点，将接收的报文经光纤回送到耦合器1。这样在双星间发送和接收通道上产生了报文信号自激，它将导致整个光纤CAN网的堵塞。
应答信号延时差的堵塞问题。基于CAN2.0B协议，当接收节点正确收到总线上的报文时，它都会发送一个显性电平(应答信号)到总线上，通知发送节点报文已成功接收，这样在网络上每个接收节点都将发送一个应答信号到总线上(在节点接收正常情况下)。对于处于不同耦合器上的接收节点，它们发送的应答信号传送到发送节点的传送时间不同，称为产生了应答信号的延时差。而这个延时差也将导致了整个CAN网自激，不能正常工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具体的网络结构和防止上述两种网络阻塞的接口控制电路，组建一种双星的光纤CAN总线网络。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：由两个星形耦合器构成双星CAN总线网络，其特点是：在每个星形耦合器的通讯端口(CANH、CANL)上连接有一个接口控制电路，接口控制电路要完成的功能是抑制接收耦合器的报文回送，抑制延时差应答信号的传送，消除网络堵塞，两个星形耦合器的接口控制电路相连接，从而构成双星CAN总线网络；
上述双星CAN总线网络采用光纤作为传输介质，构成双星的光纤CAN总线网络；
上述接口控制电路由CAN收发器(例如：85C250)、一个延时电路、一个与非门及一个或门构成，其中CAN收发器的通讯端口(CANH、CANL)与星形耦合器的通讯端口(CANH、CANL)相连接，CAN收发器数据输出端RxD连接到或门的一个输入端，CAN收发器的数据输入端连接与非门一个输入端，并通过延时电路与与非门的另一个输入端相连接，与非门的输出端与或门的另一个输入端相连接，或门的输出端作为接口控制电路的输出；
上述接口控制电路的输入端TxD与光电转换模块PIN连接，其输出端(或门的输出端)与电光转换模块LED连接，两个星形耦合器的接口控制电路输入端、输出端相对应的通过光纤相互连接而形成双星环网；
上述星形耦合器是有源的，节点挂上后，输出光信号的功率无衰减。
本发明采用两个星形耦合器。在耦合器1上，每个节点的CAN控制器发送的报文，通过光电收发模块传输到耦合器1上去，此信号经过接口控制电路后，由光电收发模块转换通过光纤传送到耦合器2，能实现报文顺畅的发送；即任何星上的任何节点发送报文时，报文将传送到CAN网的所有节点。同时此接口控制电路将抑制报文回送到发送星，消除报文回送导致光纤CAN网的堵塞问题。
对于双星内部网络结构产生的报文回送堵塞问题，解决方案是利用本节点发送报文阻塞光纤环路上回送的报文。
对于应答信号延时差产生的网络阻塞，从上面的分析知道问题的根本在于不同耦合器上的节点向总线上发送应答信号不同步，使得发送节点在应答间隙期间接收不到正确的应答信号，认为发送报文没有被总线节点正确接收。当接收错误达到错误极值后，该节点脱离总线，导致整个网络不能正常工作。对于每个单星网络结构，即不存在发送报文回送，也不存在应答信号延时差，因此单星网络能够构成一个很稳定，高可靠性的网络。当两个单星网络通过接口控制电路组建双星CAN网络时，发送节点将接收到两个耦合器回送的应答信号。首先将接收到本耦合器的其它节点的应答信号，而在经过了一定的传输延时后接收到从另一个耦合器节点的应答信号。解决方案是：利用发送节点耦合器的应答信号去阻塞另一个耦合器应答信号。
附图说明
图1为本发明实施例双星的光纤CAN总线网结构框图。
图2为光纤CAN总线接口结构框图。
图3为消除报文回送堵塞的波形图。
图4为星形耦合器1应答信号堵塞星形耦合器2应答信号波形图。
具体实施方案
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
如图2所示，当CAN控制器TX端发送数据时，由于CAN控制器的TX和RX均为TTL电平，所以直接经过电光转换模块LED传输到光纤线路上，光纤CAN节点直接挂到有源星型耦合器上。
如图1所示，各个光纤CAN节点直接连到星形耦合器上构成的单星形光纤CAN网，星形网络CAN链路层协议由星形耦合器保证和实现。故在单星形CAN网络中，各节点可以通过星形耦合器正常通讯。从星形耦合器1或2输出的CANH/CANL差分信号在经过接口控制电路上的CAN收发器转换成TTL电平，经过一延时控制电路连接到光纤收发模块。两个星形耦合器网间的接口控制电路的数据收发通过两对光纤及收发模块连接起来，构成一种双星的光纤CAN总线网络。
消除报文回送堵塞问题波形如图3所示，TXD2轴表示接收状态的耦合器2端的CAN收发器82C250收到耦合器1的波形信号；RXD2为TXD2端波形经过82C250后反馈输出的波形，此时存在一个82C250的器件延时，大概为80ns。A2为TXD2经过RC延时电路后的波形，该延时应大于82C250的延时而小于CAN的位周期。B2为TXD2与A2与非之后的波形。C2为RXD2与B2经过或门后的波形。由波形图可以看出当TXD2端接收报文时，输出到LED2端的电平始终为‘1’，对于光纤介质来说，无光信号输出。即星形耦合器2接收到星形耦合器1的报文后，接口控制电路通过控制逻辑阻止了报文的回送，从而解决了报文回送导致的光纤CAN网络的堵塞问题。
消除应答信号延时差的堵塞问题的波形如图4所示，假定耦合器1上的某个节点发送报文，耦合器1和耦合器2上的接收节点均向总线发送应答信号。TXD2轴表示接收状态的耦合器2端的CAN收发器82C250接收到耦合器1上节点发送的应答信号；RXD2为星形耦合器2上节点接收报文后发出的应答信号，A2为TXD2经过RC延时电路后的波形，该延时应大于82C250延时而小于CAN的位周期。B2为TXD2与A2与非的波形。C2为RXD2与B2经或门输出波形。由波形图可以看出输出到LED2端的电平始终为‘1’，当TXD2端接收耦合器1上应答信号时，用此应答信号封锁或门，阻止耦合器2上应答信号发送到耦合器1上。所以耦合器1上的发送节点只收到本耦合器接收节点送出的应答信号。从而解决了应答信号延时差导致的光纤CAN网络的堵塞问题。
经实际测试，本发明实施例组网结构中所有节点通信正常，任何星形耦合器上的节点发送报文时，整个CAN网上的其它节点都能收到正确接收报文。并且该节点会正确收到来自本星形耦合器上的其它节点发出的确认帧，使整个网络正常运行。完全符合整个CAN总线协议。
本发明中的节点既可为带CAN控制器的智能型节点，也可为带CAN控制器的非智能型节点。
Claims (5)
1、一种双星的光纤CAN总线网络，由两个星形耦合器构成双星CAN总线网络，其特征在于：在每个星形耦合器的通讯端口(CANH、CANL)上连接有一个接口控制电路，接口控制电路要完成的功能是抑制接收耦合器的报文回送，抑制延时差应答信号的传送，消除网络堵塞，两个星形耦合器的接口控制电路相连接，从而构成双星CAN总线网络，其中接口控制电路由CAN收发器、一个延时电路、一个与非门及一个或门构成，其中CAN收发器的通讯端口(CANH、CANL)与星形耦合器的通讯端口(CANH、CANL)相连接，CAN收发器数据输出端RxD连接到或门的一个输入端，CAN收发器的数据输入端连接与非门一个输入端，并通过延时电路与与非门的另一个输入端相连接，与非门的输出端与或门的另一个输入端相连接，或门的输出端作为接口控制电路的输出。
2、如权利要求1所述的双星的光纤CAN总线网络，其特征在于：双星CAN总线网络采用光纤作为传输介质，构成双星的光纤CAN总线网络。
3、如权利要求1所述的双星的光纤CAN总线网络，其特征在于：接口控制电路的输入端TxD与光电转换模块PIN连接，其输出端，即或门的输出端与电光转换模块LED连接，两个星形耦合器的接口控制电路输入端、输出端相对应的通过光纤相互连接而形成双星环网。
4、如权利要求1所述的双星的光纤CAN总线网络，其特征在于：星形耦合器是有源的，节点挂上后，输出光信号的功率无衰减。
5、如权利要求1所述的双星的光纤CAN总线网络，其特征在于：CAN收发器采用82C250CAN收发器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2003101113155A CN1290275C (zh) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | 一种双星的光纤can总线网络 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2003101113155A CN1290275C (zh) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | 一种双星的光纤can总线网络 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1540888A CN1540888A (zh) | 2004-10-27 |
| CN1290275C true CN1290275C (zh) | 2006-12-13 |
Family
ID=34336022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2003101113155A Expired - Fee Related CN1290275C (zh) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | 一种双星的光纤can总线网络 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1290275C (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101582723B (zh) * | 2009-06-29 | 2012-11-21 | 蒋涵民 | 一种基于1×n无源光分路器的can总线物理层系统 |
| CN105245281B (zh) * | 2015-08-31 | 2018-02-13 | 深圳市艾励美特科技有限公司 | 一种工业集线器系统及其信号传输方法 |
| CN107426073A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-12-01 | 深圳市三旺通信技术有限公司 | 一种控制器局域网总线延长的方法及装置 |
-
2003
- 2003-10-31 CN CNB2003101113155A patent/CN1290275C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1540888A (zh) | 2004-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10447493B2 (en) | MAC and physical layer techniques for enabling communications on shared physical medium with multi-drop capability | |
| EP2137893B1 (de) | Paketvermittlungsvorrichtung und lokales kommunikationsnetz mit einer solchen paketvermittlungsvorrichtung | |
| CN100399740C (zh) | 一种控制器局域网总线物理中继器 | |
| CN101719791A (zh) | 具有远程监控功能的光纤收发器及数据传输方法 | |
| CN203883860U (zh) | 一种校园网的网络通信架构 | |
| CN101582723A (zh) | 一种基于1×n无源光分路器的can总线物理层构造 | |
| CN1290275C (zh) | 一种双星的光纤can总线网络 | |
| WO2019153333A1 (zh) | Pon-can总线架构及机器人系统 | |
| CN105515927A (zh) | 基于以太网Cat.5布线架构的远距离串口通信系统及方法 | |
| CN109600288B (zh) | 控制器局域网络can信号的隔离电路和电子控制单元 | |
| CN103220199B (zh) | Can总线多路隔离的集线方法 | |
| CN2786873Y (zh) | 千兆光纤收发器 | |
| CN207801989U (zh) | 一种长距离工业以太网传输的交换机 | |
| CN2859942Y (zh) | 多路控制器局域网总线物理中继器 | |
| CN106533877A (zh) | 以太网单向传输环 | |
| CN104753596A (zh) | 一种无源分光rs-485光纤总线多口终端 | |
| CN104618020A (zh) | 一种无源分光rs-485光纤总线单口终端 | |
| CN1310444C (zh) | 一种环形光纤can总线网络 | |
| CN2697963Y (zh) | 半双工rs485串行通讯中继分支装置 | |
| CN201274492Y (zh) | 具有中继功能的profibus集线器 | |
| CN104753598A (zh) | 一种无源分光rs-485光纤总线通信方法 | |
| CN108718294A (zh) | 适用于控制系统的通信方法及通信装置 | |
| CN101094238A (zh) | 多机框集群系统与机框 | |
| CN107948101A (zh) | 一种长距离工业以太网传输的交换机和方法 | |
| CN104378313B (zh) | 多组态智能网络交换机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CI01 | Correction of invention patent gazette |
Correction item: Inventor Correct: first False: first Number: 50 Volume: 22 |
|
| CI03 | Correction of invention patent |
Correction item: Inventor Correct: first False: first Number: 50 Page: The title page Volume: 22 |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: THE FIRST INVENTOR: WU YOUNING TO: THE FIRST INVENTOR: WU YOUYU |
|
| ERR | Gazette correction |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: THE FIRST INVENTOR: WU YOUNING TO: THE FIRST INVENTOR: WU YOUYU |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20061213 Termination date: 20111031 |