[发明专利]一种基于光纤的CAN总线异步通信方法及网络

说明书

一种基于光纤的CAN总线异步通信方法及网络，包括主节点和从节点，其中的从节点还可分设为外环从节点和内环从节点。主节点与外环从节点环接，其中各外环从节点还可分别与内环从节点环接，形成多环结构。本发明通过光纤，直接实现CAN总线的物理层架构。本发明可省去现有CAN总线中的电线连接，将CAN数据直接通过光纤进行传输。在实施大功率并机时，本发明一方面可通过光纤实现大批量，实时的数据传输；另一方面还可以利用光纤模块，实现CAN通讯，以节省CAN总线的物理连线。本发明在CAN节点数量较多时，可省去配置CAN总线上各节点匹配电阻设置的麻烦。本发明CAN网络组网方便、灵活，且有方便网络节点数目扩展。

技术领域

本发明涉及异步通信技术，尤其涉及一种CAN总线异步通信方法及网络。

背景技术

CAN总线是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，CAN总线有“显性”和“隐性”两个状态，显性对应逻辑0，隐性对应逻辑1。如果两个节点同时发送“0”和“1”时，总线上呈现”0”。CAN总线采用二进制不归零编码方式，所以总线上不是0就是1。CAN总线上的一个节点发送数据，它以报文的形式广播给网络中的所有节点，对于每个节点来说，无论数据是否发给自己的，都对其进行接收。每组报文开头的11位字符表示标识符，用于定义报文的优先级。在同一个系统中，标识符是唯一的，可识别网络中的不同节点。

只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文，如果有两个或者两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不受损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。在仲裁器件，每个发送器对发送位的电平与被监测的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的隐性电平而监视的是显性电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。

目前，CAN总线组网通常可以使用双绞线等介质来传输信号，一般CAN网络拓扑结构为如图1所示的环形网络。

考虑到光纤具备信道容量大，无需设置硬件匹配的特点，因此，当利用光纤进行CAN总线组网时，可在增加节点数目的同时省去调整匹配电阻的麻烦。然而，目前并没有任何技术能够实现光纤介质上的CAN总线异步通信。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于光纤的CAN总线异步通信方法及网络。

首先，为实现上述目的，提出一种基于光纤的CAN总线异步通信方法，包括：

第一步，主节点发送同步报文，各个从节点依次接收所述同步报文并锁定时钟后，再向其相邻的从节点转发所述同步报文，直至主节点收到同步报文并锁定时钟；

第二步，主节点以固定周期发送报文，所述各从节点依次接收所述报文，按如下规则处理所述报文，并将处理后的报文转发至与其相邻的下一节点：当所述主节点或所述从节点CAN物理发送位未发生电平翻转时，转发报文的CAN物理发送位值＝(本节点待发送的CAN物理发送位)(光纤接收的所述报文的CAN接收位数值)；当所述主节点或所述从节点CAN物理发送位发生电平翻转时，跳转至第三步；其中“”表示逻辑与运算；

第三步，在一个所述固定周期内，CAN物理发送位发生电平翻转的所述主节点或所述从节点虚拟断开：即在该固定周期内直接发送隐电平数据，在随后的一个固定周期内按照所述第二步的方法(即，转发报文的CAN物理发送位值＝(本节点待发送的CAN物理发送位值)(光纤接收的所述报文的CAN接收位数值))处理所述报文并转发处理后的所述报文。

进一步，上述方法中，所述隐电平数据为CAN物理发送位＝“1”的报文。

具体的，上述的电平翻转为所述从节点CAN物理发送位由显电平数据转换为隐电平数据；所述显电平数据为CAN物理发送位＝“0”的报文。