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CAN(全称为“ControllerAreaNetwork”,即控制器局域网)是一种串行、异步、多主机的通讯网络,是国际上应用最广泛的现场总线之一。由于CAN总线具有很高的实时性能,现在已经被广泛地应用于航空工业、工业控制、安全防护等领域。特别是近年来,由于芯片价格不断下降,CAN成了炙手可热的技术。目前世界上绝大多数的CAN网络都采用双绞线作为传输介质。
光纤介质使总线节点无电流流过,可以去耦合,并且高速宽带,能确保数据的安全传输。如果采用光纤来代替双绞线,则可以提高CAN网络的抗电磁干扰能力,扩展传输距离,免受大气或者化学腐蚀,降低运行维护成本。所以为进一步提高CAN网络的性能、扩展CAN总线的应用领域,采用光纤作传输介质十分必要。
本文首先在引入CAN概念的基础上,从双绞线CAN(Wire-CAN)总线网络的缺陷和光纤优良的EMC、衰减小等特性出发,详细分析了双绞线CAN总线的通信结构和接口协议,通过改造CAN总线的物理层,提出光纤媒介的CAN总线信号传输方案,并给出具体接口电路的设计,节点的逻辑控制由可编程逻辑器件CPLD完成[19]。
通过本方案组建的3节点总线型拓扑结构和点对点拓扑结构实验,实现了光纤CAN总线网络,验证了CAN总线接口协议和接口电路的正确性,对进一步改进光纤CAN总线网络具有参考意义。总之,与光纤媒介相结合是CAN总线自身发展的必然趋势,具有现实意义和非常广泛的市场前景。