光纤CAN总线集线器设计与组网技术探索

"光纤CAN总线集线器及其组网研究" 本文主要探讨了一种创新的光纤CAN总线集线器的设计及其在网络构建中的应用。光纤CAN总线集线器是为了解决目前尚无官方定义的光纤传输CAN（Controller Area Network）信号的物理层标准问题。CAN总线作为一种广泛应用的现场总线，以其高效、可靠和低成本的特性在汽车、工业自动化等领域中占据了重要地位。然而，传统的CAN总线通常采用双绞线作为传输介质，存在电磁干扰和距离限制等问题。 文章指出，光纤作为传输介质可以显著提高CAN总线的抗干扰能力，延长通信距离，并提供更高的数据传输安全性。作者魏丰、潘小虎、曾勇和丁洪林在研究中提出了一个基于CPLD（Complex Programmable Logic Device）的光纤CAN集线器设计方案。CPLD是一种可编程逻辑器件，它允许通过编程实现复杂的逻辑功能。在这个集线器中，CPLD被用来替代双绞线CAN总线中的"线与"操作，即通过逻辑"与"来确保所有节点对总线状态的监听和同步。 该集线器的关键创新在于，它不仅实现了光纤传输，还保留了CAN总线的三个关键特性：短帧、错误检测和重发机制。通过将"与"后的信号回传，每个节点都能监控总线状态，从而保持与标准CAN协议的兼容性。此外，文章还详细阐述了集线器的级联扩展方法，这意味着可以通过多个集线器连接更多的节点，形成更大型的光纤CAN网络。 同时，集线器还能够与现有的双绞线CAN子网进行连接，提供了从传统CAN向光纤CAN过渡的灵活性。文中提到的实际设计是一个8口的集线器，经过初步的通信测试，证明了该方案的可行性和实用性。 这项研究对推动新的CAN总线标准的发展具有重要意义。通过光纤CAN总线集线器，可以预见未来CAN网络在高可靠性、长距离通信和抗干扰能力方面将得到显著提升，尤其适合于那些对通信质量和安全要求极高的应用环境，如航空航天、轨道交通等。