专利名称：一种塑料光纤canbus转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种塑料光纤CANBUS转换器。
背景技术：
作为ISOl 1898CAN 标准的 CANBUS(ControlIer Area Net-work Bus),是制造厂中连接现场设备(传感器、执行器、控制器等)、面向广播的串行总线系统，最初由美国通用汽车公司(GM)开发用于汽车工业，后日渐增多地出现在制造自动化行业中。但是现有的CANBUS转换器所附有的通信端口主要为石英光纤或铜缆，石英光纤衰减低、带宽高，是长距离数据传输的主要介质，但不适宜多次插拔、弯曲、震动，施工测试 维护费用高，难以在用户端普及，其连接器件成本和安装费用大大增加了系统的造价。而铜缆受电磁辐射影响较大，受传输损耗、带宽及噪声的限制成为瓶颈。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种塑料光纤CANBUS转换器。该塑料光纤CANBUS转换器可以利用塑料光纤传输CANBUS总线数据。本发明实施例是这样实现的，一种塑料光纤CANBUS转换器，所述塑料光纤CANBUS转换器，包括有一个塑料光纤收发器模块、一个放大电路模块和一个驱动电路模块，其中放大电路模块与塑料光纤收发器模块的接收端连接，该模块用于将塑料光纤收发器模块的接收端经过光电转换后的电信号进行放大，驱动电路模块与塑料光纤收发器模块的发送端连接，该模块用于驱动电信号使得塑料光纤收发器模块的发送端发送可见光光信号。本发明优点在于实现了一种塑料光纤CANBUS转换器,可以利用塑料光纤传输CANBUS总线数据，大纤芯使其连接变得简便，易对准，安装成本很低；数值孔径大，与光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，制造成本低，用途广泛，并解决了现有的接入网的铜线传输介质易受电磁干扰、成本高的问题。
图I是本发明所述的塑料光纤CANBUS转换器的结构原理框 图2是本发明所述的塑料光纤CANBUS转换器的电路简图。图3是本发明所述的塑料光纤CANBUS转换器的电路图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明。作为IS011898 CAN 标准的 CANBUS (Controller Area Net-work Bus),是制造厂中连接现场设备(传感器、执行器、控制器等)、面向广播的串行总线系统，是国际上应用最广泛的现场总线之一，最初由美国通用汽车公司(GM)开发用于汽车工业，CANBUS被设计作为汽车环境中的微控制器之间通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。它是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有较高的位速率，高抗干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。信号传输距离达到IOKm时，仍然可提供高达5Kbps的数据传输速率。由于CAN串行通讯总线具有这些特性，它很自然的在汽车、制造业以及航空工业中受到广泛应用。但是现有的CANBUS转换器所附有的通信端口主要为石英光纤或铜缆，石英光纤衰减低、带宽高，是长距离数据传输的主要介质，但不适宜多次插拔、弯曲、震动，施工测试维护费用高，难以在用户端普及，其连接器件成本和安装费用大大增加了系统的造价。而铜缆受电磁辐射影响较大，受传输损耗、带宽及噪声的限制成为瓶颈。因此，我们考虑采用塑料光纤(POF)作为通信网络的传输介质，塑料光纤是近20多年来在聚合物科学领域中具有理论研究意义和应用前景的信息产业用材料之一，大纤芯使其连接变得简便，易对准，安装成本很低；数值孔径大，与光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，制造成本低，用途广泛。塑料光纤(POF)与铜缆相比，具有以下优点
1.无电干扰P0F是免电磁干扰、串扰和噪声的；
2.电隔离POF光网络装置是电隔离的；
3.节省空间P0F光缆的直径要比TP双绞线至少小50%，因此布线所占的空间要小；
4.重量轻P0F要比五类线至少轻4倍，因此可以节省装运成本；
5.快速连接可以很容易地剪断和连接；
6.可靠耐用POF能够经受更大的震动；
7.容易安装因为无需考虑串扰和噪声的抑制，因此很容易安装；
8.连通测试简单只需做链路插入损耗测试；
9.具有保密性和安全性P0F光缆难以被窃听；
10.零辐射P0F没有电磁辐射产生；
11.服务性好特别适合于视频、数据和语音的Triply三合一服务。我们以此为基础，研制了一款塑料光纤CANBUS转换器。其原理结构图如图I中所示
该塑料光纤CANBUS转换器，包括有一个塑料光纤收发器模块、一个放大电路模块和一个驱动电路模块，其中塑料光纤收发器模块的接收端、CANBUS转换器的输出端与放大电路模块连接，该模块用于将塑料光纤收发器模块的接收端经过光电转换后的电信号进行放大，塑料光纤收发器模块的发送端、CANBUS转换器的输入端与驱动电路模块连接，该模块用于驱动电信号使得塑料光纤收发器模块的发送端发送可见光光信号。其具体的电路简图和电路图如图2、图3所示
驱动电路模块是一个高速大电流驱动管，也可以将其视为一个“与门”，驱动塑料光纤收发器模块中的RCLED，使之发送与输入信号相对应的可视光光信号，其具体实现为TISN75451 芯片，插座为 C0N-12P。放大电路模块由一个双互补对加逆变器芯片国家半导体公司⑶4007芯片和一个高灵敏度放大三级管PANJIT 2N7002 (一个增强模式场效应三极管，也是一个高速脉冲放大器)组成，用于将塑料光纤收发器模块的接收端光电转换后的电信号放大到CANBUS总线所需要的电平。
塑料光纤收发器模块具体实现为Firecomms公司的650nm模拟光纤收发器FC300T-111，该收发器模块包括一个接收端和一个发送端。接收端接收塑料光纤光信号，并将其转换为电信号，并输出到放大电路模块。发送端接收驱动电路模块发送的电信号，并将其转换为塑料光纤光信号，发送到塑料光纤。CANBUS系统通过相应的CAN接口连接工业设备(如限位开关、光电传感器、管道阀门、电机启动器、过程传感器、变频器、显示板、PLC和PCI工作站等)构成低成本网络。直接连接不仅提供了设备级故障诊断方法，而且提高了通信效率和设备的互换性。CANBUS数据传输速率为IMbit/s时，传输最大距离为40m,速率为5kbps是传输最大距离为IOkm,基本站点数64。CANBUS数据链路层协议采用平等式(Peer to peer)通信方式，即使主机出现故障，系统其余部分仍可运行(当然性能受一定影响)。当一个站点状态改变时，它可广播发送信息到所有站点。CANBUS的信息传输通过报文进行，报文帧有4种类型数据帧、远程帧、 出错帧和超载帧。CANBUS帧的数据场较短，小于SB，数据长度在控制场中给出。短帧发送一方面降低了报文出错率，同时也有利于减少其他站点的发送延迟时间。帧发送的确认由发送站与接收站共同完成，发送站发出的ACK场包含两个“空闲”位(recessive bit),接收站在收到正确的CRC场后,立即发送一个“占有”位(dominant bit),给发送站一个确认的回答。CANBUS还提供很强的错误处理能力，可区分位错误、填充错误、CRC错误、形式错误和应答错误等。CANBUS应用一种面向位型的损伤仲裁方法来解决媒体多路访问带来的冲突问题。其仲裁过程是当总线空闲时，线路表现为“闲置”电平(recessive level)，此时任何站均可发送报文。发送站发出的巾贞起始字段产生一个“占有”电平(dominant level),标志发送开始。所有站以首先开始发送站的帧起始前沿来同步。若有多个站同时发送，那么在发送的仲裁场进行逐位比较。仲裁场包含标识符ID (标准为llbit)，对应其优先级。每个站在发送仲裁场时，将发送位与线路电平比较，若相同则发送；若不同则得知优先级低而退出仲裁，不再发送。系统响应时间与站点数无关，只取决于安排的优先权。可以看出，这种媒体访问控制方式不像Ethernet的CSMA/⑶CA协议那样会造成数据与信道带宽受损。本发明为一个带有塑料光纤以太网接口的塑料光纤CANBUS转换器，现有的CANBUS转换器所附有的通信端口主要为石英光纤或铜缆，石英光纤衰减低、带宽高，是长距离数据传输的主要介质，但不适宜多次插拔、弯曲、震动，施工测试维护费用高，难以在用户端普及，其连接器件成本和安装费用大大增加了系统的造价。而铜缆受电磁辐射影响较大，受传输损耗、带宽及噪声的限制成为瓶颈。本发明优点在于可以利用塑料光纤传输CANBUS总线数据，大纤芯使其连接变得简便，易对准，安装成本很低；数值孔径大，与光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，制造成本低，用途广泛，并解决了现有的接入网的铜线传输介质易受电磁干扰、成本高的问题。以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种塑料光纤CANBUS转换器，其特征在于，所述塑料光纤CANBUS转换器，包括有一个塑料光纤收发器模块、一个放大电路模块和一个驱动电路模块，其中放大电路模块与塑料光纤收发器模块的接收端连接，该模块用于将塑料光纤收发器模块的接收端经过光电转换后的电信号进行放大，驱动电路模块与塑料光纤收发器模块的发送端连接，该模块用于驱动电信号使得塑料光纤收发器模块的发送端发送可见光光信号。
2.如权利要求I所述的塑料光纤CANBUS转换器，其特征在于，所述驱动电路模块为TISN75451芯片，放大电路模块为由一个双互补对加逆变器芯片国家半导体公司⑶4007芯片和一个高灵敏度放大三级管PANJIT 2N7002组成，塑料光纤收发器模块为Firecomms公司的650nm模拟光纤收发器FC300T-111。
全文摘要
本发明涉及一种塑料光纤CANBUS转换器，其特征在于，所述塑料光纤CANBUS转换器，包括有一个塑料光纤收发器模块、一个放大电路模块和一个驱动电路模块，其中放大电路模块与塑料光纤收发器模块的接收端连接，该模块用于将塑料光纤收发器模块的接收端经过光电转换后的电信号进行放大，驱动电路模块与塑料光纤收发器模块的发送端连接，该模块用于驱动电信号使得塑料光纤收发器模块的发送端发送可见光光信号。本发明解决了现有的CANBUS总线受电磁干扰、成本高的问题，实现全光传输网络。
文档编号H04L12/40GK102983914SQ20121035217
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者郑徐平, 王亚辉 申请人:深圳市中技源专利城有限公司