專利名稱：一種塑料光纖canbus轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
作為ISOl 1898CAN 標(biāo)準(zhǔn)的 CANBUS(ControlIer Area Net-work Bus),是制造廠中連接現(xiàn)場設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器、控制器等)、面向廣播的串行總線系統(tǒng)，最初由美國通用汽車公司(GM)開發(fā)用于汽車工業(yè)，后日漸增多地出現(xiàn)在制造自動化行業(yè)中。但是現(xiàn)有的CANBUS轉(zhuǎn)換器所附有的通信端口主要為石英光纖或銅纜，石英光纖衰減低、帶寬高，是長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)，但不適宜多次插拔、彎曲、震動，施工測試 維護(hù)費用高，難以在用戶端普及，其連接器件成本和安裝費用大大增加了系統(tǒng)的造價。而銅纜受電磁輻射影響較大，受傳輸損耗、帶寬及噪聲的限制成為瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器。該塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器可以利用塑料光纖傳輸CANBUS總線數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，所述塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，包括有一個塑料光纖收發(fā)器模塊、一個放大電路模塊和一個驅(qū)動電路模塊，其中放大電路模塊與塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端連接，該模塊用于將塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行放大，驅(qū)動電路模塊與塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端連接，該模塊用于驅(qū)動電信號使得塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端發(fā)送可見光光信號。本發(fā)明優(yōu)點在于實現(xiàn)了一種塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器,可以利用塑料光纖傳輸CANBUS總線數(shù)據(jù)，大纖芯使其連接變得簡便，易對準(zhǔn)，安裝成本很低；數(shù)值孔徑大，與光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，制造成本低，用途廣泛，并解決了現(xiàn)有的接入網(wǎng)的銅線傳輸介質(zhì)易受電磁干擾、成本高的問題。


圖I是本發(fā)明所述的塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理框 圖2是本發(fā)明所述的塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器的電路簡圖。圖3是本發(fā)明所述的塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器的電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。作為IS011898 CAN 標(biāo)準(zhǔn)的 CANBUS (Controller Area Net-work Bus),是制造廠中連接現(xiàn)場設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器、控制器等)、面向廣播的串行總線系統(tǒng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，最初由美國通用汽車公司(GM)開發(fā)用于汽車工業(yè)，CANBUS被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微控制器之間通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。它是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有較高的位速率，高抗干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。信號傳輸距離達(dá)到IOKm時，仍然可提供高達(dá)5Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。由于CAN串行通訊總線具有這些特性，它很自然的在汽車、制造業(yè)以及航空工業(yè)中受到廣泛應(yīng)用。但是現(xiàn)有的CANBUS轉(zhuǎn)換器所附有的通信端口主要為石英光纖或銅纜，石英光纖衰減低、帶寬高，是長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)，但不適宜多次插拔、彎曲、震動，施工測試維護(hù)費用高，難以在用戶端普及，其連接器件成本和安裝費用大大增加了系統(tǒng)的造價。而銅纜受電磁輻射影響較大，受傳輸損耗、帶寬及噪聲的限制成為瓶頸。因此，我們考慮采用塑料光纖(POF)作為通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，塑料光纖是近20多年來在聚合物科學(xué)領(lǐng)域中具有理論研究意義和應(yīng)用前景的信息產(chǎn)業(yè)用材料之一，大纖芯使其連接變得簡便，易對準(zhǔn)，安裝成本很低；數(shù)值孔徑大，與光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，制造成本低，用途廣泛。塑料光纖(POF)與銅纜相比，具有以下優(yōu)點
1.無電干擾P0F是免電磁干擾、串?dāng)_和噪聲的；
2.電隔離POF光網(wǎng)絡(luò)裝置是電隔離的；
3.節(jié)省空間P0F光纜的直徑要比TP雙絞線至少小50%，因此布線所占的空間要?。?br> 4.重量輕P0F要比五類線至少輕4倍，因此可以節(jié)省裝運成本；
5.快速連接可以很容易地剪斷和連接；
6.可靠耐用POF能夠經(jīng)受更大的震動；
7.容易安裝因為無需考慮串?dāng)_和噪聲的抑制，因此很容易安裝；
8.連通測試簡單只需做鏈路插入損耗測試；
9.具有保密性和安全性P0F光纜難以被竊聽；
10.零輻射P0F沒有電磁輻射產(chǎn)生；
11.服務(wù)性好特別適合于視頻、數(shù)據(jù)和語音的Triply三合一服務(wù)。我們以此為基礎(chǔ)，研制了一款塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器。其原理結(jié)構(gòu)圖如圖I中所示
該塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，包括有一個塑料光纖收發(fā)器模塊、一個放大電路模塊和一個驅(qū)動電路模塊，其中塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端、CANBUS轉(zhuǎn)換器的輸出端與放大電路模塊連接，該模塊用于將塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行放大，塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端、CANBUS轉(zhuǎn)換器的輸入端與驅(qū)動電路模塊連接，該模塊用于驅(qū)動電信號使得塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端發(fā)送可見光光信號。其具體的電路簡圖和電路圖如圖2、圖3所示
驅(qū)動電路模塊是一個高速大電流驅(qū)動管，也可以將其視為一個“與門”，驅(qū)動塑料光纖收發(fā)器模塊中的RCLED，使之發(fā)送與輸入信號相對應(yīng)的可視光光信號，其具體實現(xiàn)為TISN75451 芯片，插座為 C0N-12P。放大電路模塊由一個雙互補對加逆變器芯片國家半導(dǎo)體公司⑶4007芯片和一個高靈敏度放大三級管PANJIT 2N7002 (一個增強(qiáng)模式場效應(yīng)三極管，也是一個高速脈沖放大器)組成，用于將塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端光電轉(zhuǎn)換后的電信號放大到CANBUS總線所需要的電平。
塑料光纖收發(fā)器模塊具體實現(xiàn)為Firecomms公司的650nm模擬光纖收發(fā)器FC300T-111，該收發(fā)器模塊包括一個接收端和一個發(fā)送端。接收端接收塑料光纖光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出到放大電路模塊。發(fā)送端接收驅(qū)動電路模塊發(fā)送的電信號，并將其轉(zhuǎn)換為塑料光纖光信號，發(fā)送到塑料光纖。CANBUS系統(tǒng)通過相應(yīng)的CAN接口連接工業(yè)設(shè)備(如限位開關(guān)、光電傳感器、管道閥門、電機(jī)啟動器、過程傳感器、變頻器、顯示板、PLC和PCI工作站等)構(gòu)成低成本網(wǎng)絡(luò)。直接連接不僅提供了設(shè)備級故障診斷方法，而且提高了通信效率和設(shè)備的互換性。CANBUS數(shù)據(jù)傳輸速率為IMbit/s時，傳輸最大距離為40m,速率為5kbps是傳輸最大距離為IOkm,基本站點數(shù)64。CANBUS數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議采用平等式(Peer to peer)通信方式，即使主機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)其余部分仍可運行(當(dāng)然性能受一定影響)。當(dāng)一個站點狀態(tài)改變時，它可廣播發(fā)送信息到所有站點。CANBUS的信息傳輸通過報文進(jìn)行，報文幀有4種類型數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、 出錯幀和超載幀。CANBUS幀的數(shù)據(jù)場較短，小于SB，數(shù)據(jù)長度在控制場中給出。短幀發(fā)送一方面降低了報文出錯率，同時也有利于減少其他站點的發(fā)送延遲時間。幀發(fā)送的確認(rèn)由發(fā)送站與接收站共同完成，發(fā)送站發(fā)出的ACK場包含兩個“空閑”位(recessive bit),接收站在收到正確的CRC場后,立即發(fā)送一個“占有”位(dominant bit),給發(fā)送站一個確認(rèn)的回答。CANBUS還提供很強(qiáng)的錯誤處理能力，可區(qū)分位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、形式錯誤和應(yīng)答錯誤等。CANBUS應(yīng)用一種面向位型的損傷仲裁方法來解決媒體多路訪問帶來的沖突問題。其仲裁過程是當(dāng)總線空閑時，線路表現(xiàn)為“閑置”電平(recessive level)，此時任何站均可發(fā)送報文。發(fā)送站發(fā)出的巾貞起始字段產(chǎn)生一個“占有”電平(dominant level),標(biāo)志發(fā)送開始。所有站以首先開始發(fā)送站的幀起始前沿來同步。若有多個站同時發(fā)送，那么在發(fā)送的仲裁場進(jìn)行逐位比較。仲裁場包含標(biāo)識符ID (標(biāo)準(zhǔn)為llbit)，對應(yīng)其優(yōu)先級。每個站在發(fā)送仲裁場時，將發(fā)送位與線路電平比較，若相同則發(fā)送；若不同則得知優(yōu)先級低而退出仲裁，不再發(fā)送。系統(tǒng)響應(yīng)時間與站點數(shù)無關(guān)，只取決于安排的優(yōu)先權(quán)?？梢钥闯觯@種媒體訪問控制方式不像Ethernet的CSMA/⑶CA協(xié)議那樣會造成數(shù)據(jù)與信道帶寬受損。本發(fā)明為一個帶有塑料光纖以太網(wǎng)接口的塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，現(xiàn)有的CANBUS轉(zhuǎn)換器所附有的通信端口主要為石英光纖或銅纜，石英光纖衰減低、帶寬高，是長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)，但不適宜多次插拔、彎曲、震動，施工測試維護(hù)費用高，難以在用戶端普及，其連接器件成本和安裝費用大大增加了系統(tǒng)的造價。而銅纜受電磁輻射影響較大，受傳輸損耗、帶寬及噪聲的限制成為瓶頸。本發(fā)明優(yōu)點在于可以利用塑料光纖傳輸CANBUS總線數(shù)據(jù)，大纖芯使其連接變得簡便，易對準(zhǔn)，安裝成本很低；數(shù)值孔徑大，與光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，制造成本低，用途廣泛，并解決了現(xiàn)有的接入網(wǎng)的銅線傳輸介質(zhì)易受電磁干擾、成本高的問題。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，包括有一個塑料光纖收發(fā)器模塊、一個放大電路模塊和一個驅(qū)動電路模塊，其中放大電路模塊與塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端連接，該模塊用于將塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行放大，驅(qū)動電路模塊與塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端連接，該模塊用于驅(qū)動電信號使得塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端發(fā)送可見光光信號。
2.如權(quán)利要求I所述的塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述驅(qū)動電路模塊為TISN75451芯片，放大電路模塊為由一個雙互補對加逆變器芯片國家半導(dǎo)體公司⑶4007芯片和一個高靈敏度放大三級管PANJIT 2N7002組成，塑料光纖收發(fā)器模塊為Firecomms公司的650nm模擬光纖收發(fā)器FC300T-111。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述塑料光纖CANBUS轉(zhuǎn)換器，包括有一個塑料光纖收發(fā)器模塊、一個放大電路模塊和一個驅(qū)動電路模塊，其中放大電路模塊與塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端連接，該模塊用于將塑料光纖收發(fā)器模塊的接收端經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行放大，驅(qū)動電路模塊與塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端連接，該模塊用于驅(qū)動電信號使得塑料光纖收發(fā)器模塊的發(fā)送端發(fā)送可見光光信號。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的CANBUS總線受電磁干擾、成本高的問題，實現(xiàn)全光傳輸網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L12/40GK102983914SQ20121035217
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者鄭徐平, 王亞輝 申請人:深圳市中技源專利城有限公司