CN216531349U - 基于fpga的can转光纤的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于FPGA的CAN转光纤的装置，包括两个光纤收发器、CAN收发器、CAN控制器、FPGA主控芯片，其中CAN收发器与CAN数据本地电口相连，CAN收发器通过CAN控制器与FPGA主控芯片相连，FPGA主控芯片通过光纤收发器与远程设备进行组网；所述的FPGA主控芯片上行线路包括沿信号传输方向依次连接的驱动模块、双口RAM模块和HDLC封装模块，下行线路包括沿信号传输方向依次连接的HDLC解析模块、双口RAM模块和驱动模块。本实用新型采用基于FPGA硬件处理方式将CAN总线双绞线信号转换为光纤信号进行传输，解决了铁路CAN总线的远程组网速率的限制提高了系统的实时性和可靠性，满足高铁列车对于实时性的应用要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及铁路通信信号领域，具体是一种基于FPGA的CAN转光纤的装置。
背景技术
控制器局部网（CAN－CONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司推出的一种多主机局部网，由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。
传输距离和速率
CAN总线特点：(1) 数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134μs通信; (2) 多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞; (3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）；（4) CAN总线传输介质可以是双绞线，同轴电缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。
基于can总线的设计机制can总线无法用于长距离高速传输。由于铁路的轨旁设备都设置在铁路沿线距离长且对设备动作的实时性要求高，导致了CAN总线无法在铁路控制系统中进行应用和推广。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种基于FPGA的CAN转光纤的装置，采用基于FPGA硬件处理方式将CAN总线双绞线信号转换为光纤信号进行传输，不破坏CAN总线的帧结构保留了CAN的所有特性，解决了铁路CAN总线的远程组网速率的限制提高了系统的实时性和可靠性，满足高铁列车对于实时性的应用要求。
本实用新型包括两个光纤收发器、CAN收发器、CAN控制器、FPGA主控芯片，其中CAN收发器与CAN数据本地电口相连，CAN收发器通过CAN控制器与FPGA主控芯片相连，FPGA主控芯片通过光纤收发器与远程设备进行组网；所述的FPGA主控芯片包括连接在CAN控制器和光纤收发器之间的上行线路和下行下路，上行线路包括沿信号传输方向依次连接的驱动模块、双口RAM模块和HDLC封装模块，下行线路包括沿信号传输方向依次连接的HDLC解析模块、双口RAM模块和驱动模块。
进一步改进，与远程设备组网包括点对点组网或者链型组网。
进一步改进，所述的光纤收发器为SFP标准的热插拔光模块。
本实用新型有益效果在于：
1、采用基于FPGA硬件处理方式将CAN总线双绞线信号转换为光纤信号进行传输，不破坏CAN总线的帧结构保留了CAN的所有特性，可以将CAN网洛的长距离通信速率由5Kb/s提高到500kb/s,解决了铁路CAN总线的远程组网速率的限制提高了系统的实时性和可靠性，满足高铁列车对于实时性的应用要求。
2、解决了CAN总线在铁路远程控制的组网问题，根据铁路沿线网络链状分布的特性，光纤组网采用链型组网非常适合于铁路的应用。采用链型组网解决铁路光纤资源不足问题。
3、采用支持热插拔的SFP光模替代传统焊接式的光模块，提高了系统的可维护性。
附图说明
图1为本实用新型整体模块示意图。
图2为FPGA主控芯片模块示意图。
图3为链型组网示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型如图1所示，包括两个光纤收发器、CAN收发器、CAN控制器、FPGA主控芯片，其中CAN收发器与CAN数据本地电口相连，CAN收发器通过CAN控制器与FPGA主控芯片相连，FPGA主控芯片通过光纤收发器与远程设备进行组网。
所述的FPGA主控芯片如图2所示，包括连接在CAN控制器和光纤收发器之间的上行线路和下行下路，上行线路包括沿信号传输方向依次连接的驱动模块、双口RAM模块和HDLC封装模块，下行线路包括沿信号传输方向依次连接的HDLC解析模块、双口RAM模块和驱动模块。
进一步改进，与远程设备组网包括点对点组网或者链型组网，链型组网如图3所示。
进一步改进，所述的光纤收发器为SFP标准的热插拔光模块。
本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于FPGA的CAN转光纤的装置，其特征在于：包括两个光纤收发器、CAN收发器、CAN控制器、FPGA主控芯片，其中CAN收发器与CAN数据本地电口相连，CAN收发器通过CAN控制器与FPGA主控芯片相连，FPGA主控芯片通过光纤收发器与远程设备进行组网；所述的FPGA主控芯片包括连接在CAN控制器和光纤收发器之间的上行线路和下行下路，上行线路包括沿信号传输方向依次连接的驱动模块、双口RAM模块和HDLC封装模块，下行线路包括沿信号传输方向依次连接的HDLC解析模块、双口RAM模块和驱动模块。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的CAN转光纤的装置，其特征在于：与远程设备组网包括点对点组网或者链型组网。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的CAN转光纤的装置，其特征在于：所述的光纤收发器为SFP标准的热插拔光模块。
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2021
- 2021-09-26 CN CN202122334819.XU patent/CN216531349U/zh not_active Expired - Fee Related
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