[发明专利]一种基于无源光网络的车辆CAN网络光纤化系统

说明书

本发明涉及一种基于无源光网络的车辆CAN网络光纤化系统，包括通过光纤依次连接的整车控制器节点、光纤分配网络和CAN节点，属于车辆信号传输和抗电磁干扰领域。完成车辆CAN信号的光纤化传输。本发明优点是，基于无源光网络的车辆光纤CAN网络系统，在车辆中采用光纤作为传输网络，在高效传输信号的同时具有极强的抗电磁干扰特性，且可以更好的节省车辆的质量与空间；利用无源光网络对CAN信号进行点对多点的传输，任意CAN节点的故障不会影响整体系统的正常运行，使得整个网络具有更可靠的稳定性；通过CAN接口电路也完成光纤CAN到双绞CAN的转换，对任意车辆具有普适性。

技术领域

本发明涉及车辆信号传输和抗电磁干扰领域，尤其涉及一种基于无源光网络的车辆CAN网络光纤化系统。

背景技术

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网，是一种成熟的工业总线，被广泛应用在工业控制及车辆电子，其网络各节点之间数据通信实时性强，有着不俗的传输距离和传输速率，保证汽车整车网络的通讯正常，在汽车行业具有不可替代的地位。

随着现代电子技术向高频、高速和高集成化发展，电子、电气设备的数量、种类也不断增加，车辆内的电磁环境也越发恶劣。在面对车内复杂的电磁环境时，会引起车辆内电子、电气元件不同程度的干扰，严重时甚至造成损伤；且面对外部雷电等自然危害源、电磁脉冲武器(HEMP，HMP)等人为电磁危害源对车辆电子设备和微控制系统的安全性构成了严重威胁。

以网络的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤。目前双绞线的以总线得到广泛应用。但当使用双绞线的CAN网络在环境恶劣、电磁辐射强的外部电磁环境中，电磁干扰通过双绞线进入电子设备，使得车辆的信息传输系统造成干扰，会影响整车网络的正常通讯。

光纤是一种理想的数字信号媒介，和双绞线相比具有体积小、重量轻、无电磁辐射、速率高、抗电磁干扰能力强等一系列优点，为进一部提高CAN网络通信性能，采用光纤作为传输介质就变得十分必要。

图6给出了经典CAN总线网络结构示意图，经典CAN总线结构由CAN控制器、CAN收发器、数据传输线、数据传输终端等组成。采用双绞线的形式传输，相对于以光纤为介质的CAN网络在传输效率和抗电磁干扰特性较为欠缺，

公开号为CN102082612A的中国专利公开了一种基于CAN总线的抗电磁干扰方法及装置，该专利以总线传输的原理出发设计抗干扰电路，通过增加共模扼流圈可以有效的滤除信号线上的共模电磁干扰。但该专利仅在CAN收发器上针对电磁干扰设计相应滤波吸收电路，没有从电磁干扰传播途径这一根本问题上进行解决，因此该发明不能有效的降低电磁干扰。

专利号为ZL2003201277574的中国专利公开了一种车载CAN总线集线光纤器，该专利将CAN总线实现成一个集成器，使用集成的光纤收发器进行点到点的光信号传输方式，即每个节点放置在光纤的一端，集线器作为光纤的另一端，此方法虽然可以有效降低电磁干扰，但此方法仅能实现点对点的传输，无法实现点对多点传输，传输效率有限，且会出现一点失效系统瘫痪的情况。

发明内容

本发明提供一种基于无源光网络的车辆CAN网络光纤化系统，目的是为了有效抵抗复杂电磁环境中通过双绞线耦合进入车辆的电磁干扰，针对CAN网络系统将光纤替代传统双绞线作为传输介质，可以在高效传输信号的同时具有极强的抗电磁干扰特性，更好的节省车辆的质量与空间。

本发明采取的技术方案是，包括通过光纤依次连接的整车控制器节点、光纤分配网络和CAN节点，完成车辆CAN信号的光纤化传输。

本发明所述整车控制器节点包括整车控制器和光纤收发器，整车控制器通过光纤连接到光纤收发器上，由光纤收发器通过光纤连接到光纤分配网络中，其作用为获取属于所有CAN节点的总线状态，然后把CAN节点的总线状态发送给相应的节点，整车控制器节点接收CAN节点通过光纤分配网络传送的上行信号，并将其转化为下行信号，通过光纤分配网络广播到所有的CAN节点，完成CAN信号的传输。