光纤CAN环网研究分析论文

光纤 CAN 环网讨论分析论文 摘要：介绍了光纤单 CAN 网络的工作特点及其不足。为提高光纤 CAN 网络的生存性，设计了光纤 CAN 总线自愈环网。采纳塑料地（POF）为传输介质，用波长为 650nm 的红光光电收发器件实现光/电转换。分析了 CAN 网络数据帧的结构特点，给出了基于CPLD 的自愈接口电路的实现方法。通过组建车载光纤 CAN 总线自愈环网，证明该网络不但具有自愈功能，还能消除光纤 CAN 环形网络中的堵塞现象。 关键词：CAN 自愈环 CPLD 接口电路塑料光纤 CAN 总线是德国 Bosch 公司于 20 世纪 80 年代初为解决汽车中众多数据交换而开发的一种串行数据通信协议。由于其具有卓越的特性，CAN 总线成为目前公认的几种最有前途的现场总线之一。CAN 总线的传输介质可以是双绞线、光纤和同轴电缆。目前双绞线CAN 总线已得到了广泛应用，各项技术已经成熟。双绞线 CAN 网络在技术在容易实现、造价低廉，且对环境电磁辐射有一定抑制能力。但是当工作环境特别复杂时，其抗干扰能力并不十分令人满意。如在电动汽车现场，情况较为复杂，车载电气系统会产生强电磁干扰，将导致双绞线 CAN 网络不能正常工作。与双绞线和同轴电缆相比，光纤的优越性能--强大的抗 EMI 能力引起人们的关注。为进一步提高 CAN 网络的性能，应采纳光纤作传输介质。由于车载局域网传送距离短，同时为了降低车载光纤 CAN 网络的成本，可选用塑料光纤(POF)作为传输介质。塑料光纤在高速短距离通信传输中成本低、易连接、可绕性好、重量轻，故组网成本低。德国宝马公 司 在 2024 年 3 月 上 市 的 最 高 级 新 款 轿 车 ” BMW7 系列’’’’’’’’中采纳于 50mPOF 构筑车内局域网。 光纤 CAN 网作为一种工业底层控制局域网，其拓扑结构与常用局域网一样，基本拓扑结构有总线形、环形和晕形。在光纤单环 CAN 网络中，由于器件的延时将导致环路信号自激，使环形CAN 网络堵塞(或称为锁死)。为遵守 CAN 总线控制器在链路层的协议，应设计一种光纤 CAN 单环网专用逻辑控制单元 LCU。该单元的功能是：对 CAN 总线数据实现收发控制，即主节点对接收到的数据不转发，当数据沿光纤环回到原发送节点时，立即被剔除；从节点对接收数据实现转发。同时还可消除环形光纤 CAN 总线网络的自激现象，保证环网不被堵塞。 Q 光纤单环网络中，节点或链路的故障可能造成网络的瘫痪。为了提高光纤环网的生存性，应构成...