【正文】 式（模塊化）光纖收發(fā)器：安裝于十六槽機(jī)箱，采用集中供電方式。按結(jié)構(gòu)來(lái)分，可以分為桌面式（獨(dú)立式）光纖收發(fā)器和機(jī)架式光纖收發(fā)器。桌面式光纖收發(fā)器適合于單個(gè)用戶(hù)使用，如滿(mǎn)足樓道中單臺(tái)交換機(jī)的上聯(lián)。機(jī)架式（模塊化）光纖收發(fā)器適用于多用戶(hù)的匯聚，如小區(qū)的中心機(jī)房必須滿(mǎn)足小區(qū)內(nèi)所有交換機(jī)的上聯(lián)，使用機(jī)架便于實(shí)現(xiàn)對(duì)所有模塊型光纖收發(fā)器的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一供電，目前國(guó)內(nèi)的機(jī)架多為 16 槽產(chǎn)品，即一個(gè)機(jī)架中最多可加插 16 個(gè)模塊式光纖收發(fā)器。? 按管理類(lèi)型分類(lèi)非網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：即插即用，通過(guò)硬件撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置電口工作模式。網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：支持電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理。隨著網(wǎng)絡(luò)向著可運(yùn)營(yíng)可管理的方向發(fā)展，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商都希望自己網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備均能做到可遠(yuǎn)程網(wǎng)管的程度，光纖收發(fā)器產(chǎn)品與交換機(jī)、路由器一樣也逐步向這個(gè)方向發(fā)展。對(duì)于可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器還可以細(xì)分為局端可網(wǎng)管和用戶(hù)端可網(wǎng)管。局端可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器主要是機(jī)架式產(chǎn)品，多采用主從式的管理結(jié)構(gòu)，即一個(gè)主網(wǎng)管模塊可串聯(lián) N 個(gè)從網(wǎng)管模塊，每個(gè)從網(wǎng)管模塊定期輪詢(xún)它所在子架上所有光纖收發(fā)器的狀態(tài)信息，向主網(wǎng)管模塊提交。主網(wǎng)管模塊一方面需要輪詢(xún)自己機(jī)架上的網(wǎng)管信息，另一方面還需收集所有從子架上的信息，然后匯總并提交給網(wǎng)管服務(wù)器。用戶(hù)端網(wǎng)管主要可以分為三種方式：第一種是在局端和客戶(hù)端設(shè)備之間運(yùn)行特定的協(xié)議，協(xié)議負(fù)責(zé)向局端發(fā)送客戶(hù)端的狀態(tài)信息，通過(guò)局端設(shè)備的 CPU 來(lái)處理這些狀態(tài)信息，并提交給網(wǎng)管服務(wù)器；第二種是局端的光纖收發(fā)器可以檢測(cè)到光口上的光功率，因此當(dāng)光路上出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可根據(jù)光功率來(lái)判斷是光纖上的問(wèn)題還是用戶(hù)端設(shè)備的故障；第三種是在用戶(hù)端的光纖收發(fā)器上加裝主控 CPU，這樣網(wǎng)管系統(tǒng)一方面可以監(jiān)控到用戶(hù)端設(shè)備的工作狀態(tài)，另外還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置和遠(yuǎn)程重啟[4]。在這三種用戶(hù)端網(wǎng)管方式中，前兩種嚴(yán)格來(lái)說(shuō)只是對(duì)用戶(hù)端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，而第三種才是真正的遠(yuǎn)程網(wǎng)管。但由于第三種方式在用戶(hù)端添加了 CPU，從而也增加了用戶(hù)端設(shè)備的成本，因此在價(jià)格方面前兩種方式會(huì)更具優(yōu)勢(shì)一些。目前大多數(shù)廠商的網(wǎng)管系統(tǒng)都是基于SNMP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上開(kāi)發(fā)的，支持包括 Web、Telnet、CLI等多種管理方式。管理內(nèi)容多包括配置光纖收發(fā)器的工作模式，監(jiān)視光纖收發(fā)器的模塊類(lèi)型、工作狀態(tài)、機(jī)箱溫度、電源狀態(tài)、輸出電壓和輸出光功率等等。隨著運(yùn)營(yíng)商對(duì)設(shè)備網(wǎng)管的需求愈來(lái)愈多，光纖收發(fā)器的網(wǎng)管將日趨實(shí)用和智能。? 按電源分類(lèi)：內(nèi)置電源光纖收發(fā)器：內(nèi)置開(kāi)關(guān)電源為電信級(jí)電源外置電源光纖收發(fā)器：外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上按電源來(lái)分，可以分為內(nèi)置電源和外置電源兩種。其中內(nèi)置開(kāi)關(guān)電源為電信級(jí)電源，而外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上[6]。前者的優(yōu)勢(shì)在于能支持超寬的電源電壓，更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、濾波和設(shè)備電源保護(hù)，減少機(jī)械式接觸造成的外置故障點(diǎn)；后者的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備體積小巧和價(jià)格便宜。 串行接口通信技術(shù)串口叫做串行接口，也稱(chēng)串行通信接口，按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來(lái)分包括RS232C、RS42RS48USB等。RS232C、RS422與RS485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做一出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型接口標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。下面將對(duì)這幾種串行通信接口做簡(jiǎn)單的介紹。1．RS232CRS232C也稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)串口，是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1969年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，該接口只具有單站能力。傳統(tǒng)的RS232C接口標(biāo)準(zhǔn)有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)25芯D型插頭座。后來(lái)的PC上使用簡(jiǎn)化了的9芯D型插座?，F(xiàn)在應(yīng)用中25芯插頭座已很少采用?，F(xiàn)在的臺(tái)式電腦一般有兩個(gè)串行口：COM1和COM2，從設(shè)備管理器的端口列表中就可以看到。硬件表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)后面的9針D形接口，由于其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱(chēng)為DB9接頭。現(xiàn)在有很多手機(jī)數(shù)據(jù)線或者物流接收器都采用COM口與計(jì)算機(jī)相連，很多投影機(jī)，液晶電視等設(shè)備都具有了此接口，廠家也常常會(huì)提供控制協(xié)議，便于在控制方面實(shí)現(xiàn)編程受控，現(xiàn)在越來(lái)越多的智能會(huì)議室和家居建設(shè)都采用了中央控制設(shè)備對(duì)多種受控設(shè)備的串口控制方式。2．RS422RS422標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232C更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Salve)，從設(shè)備之間不能通信，所以RS422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是104k+100幾(終端電阻)。RS422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對(duì)單獨(dú)的雙絞線) [8]。RS422的通常用途是作為RS232C的擴(kuò)展。一個(gè)變種的和RS232C兼容的EIA422作為miniDIN8連接在被使用在iMac上的因特爾的 Universal Serial Bus取代前，曾在蘋(píng)果麥金托什(MAC)上大量使用。目前RS422的應(yīng)用主要集中在工業(yè)控制環(huán)境，特別是長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸，如連結(jié)遠(yuǎn)端周邊控制器或傳感器。 3．RS485為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS422基礎(chǔ)上制定了RS485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為T(mén)IA/EIA485A標(biāo)準(zhǔn)。RS485僅僅規(guī)定了接受端和發(fā)送端的電氣特性，而沒(méi)有規(guī)定或推薦任何數(shù)據(jù)協(xié)議。RS485可以應(yīng)用于配置便宜的廣域網(wǎng)和采用單機(jī)發(fā)送，多機(jī)接收通信鏈接。它提供高速的數(shù)據(jù)通信速率(10m時(shí)10Mbit/s。1200m時(shí)10Okbit/s)。RS485和RS422一樣使用雙絞線進(jìn)行高電壓差分平衡傳輸，它可以進(jìn)行大面積長(zhǎng)距離傳輸(超過(guò)4000米，1200米)。4．USB(Universal Serial Bus)通用串行總線(簡(jiǎn)稱(chēng)USB)，是近年來(lái)一種新興的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)外設(shè)接口越來(lái)越不能滿(mǎn)足功能日益繁多的設(shè)備的需求與操作，在1994年底。由Intel、Microsoft、Compaq、IBM、NEC、 Northern 、Tel等幾家大廠商發(fā)起共同提出了USB總線標(biāo)準(zhǔn)，并成立了 USB org的官方組織其成為開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，從而使不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備能夠在一個(gè)開(kāi)放的體系下廣泛的被使用。，再到 USBUTG新興技術(shù)，在規(guī)范不斷完善和發(fā)展的過(guò)程中，USB總線接口技術(shù)也被廣泛應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，如移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，打印機(jī)設(shè)備，數(shù)碼相機(jī)，PDA掌上電腦等。 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、雙向互聯(lián)、多點(diǎn)多站的通信網(wǎng)絡(luò)。IEC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)一詞的定義為：現(xiàn)場(chǎng)總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線遵循ISO的OSI開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的全部或部分通訊協(xié)議，作為最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)控制通訊網(wǎng)絡(luò)，它溝通了生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，為打破自動(dòng)化系統(tǒng)的信息孤島創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。一個(gè)控制系統(tǒng)，無(wú)論是采用DCS還是現(xiàn)場(chǎng)總線，從被控制對(duì)象采集到的信息量是一樣多的，而采用現(xiàn)場(chǎng)總線和智能儀表后，可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的診斷、維護(hù)和管理信息。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量增加了，而傳輸信息的線纜卻減少了。這就要求一方面要提高線纜傳輸信息的能力、減少多余信息的傳遞；另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理，減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返?，F(xiàn)場(chǎng)總線不僅僅是省掉了幾根電纜，信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化才是智能儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線所追求的目標(biāo)，也是現(xiàn)場(chǎng)總線不同于其它計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的標(biāo)志[9]。目前國(guó)際上存在著幾十種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，比較流行的主要有FF、CAN、DeviceNet、LonWorks、HART等現(xiàn)場(chǎng)總線。它們各自具有不同的特點(diǎn)，分別在不同的應(yīng)用領(lǐng)域里占據(jù)了主導(dǎo)地位，下面對(duì)其中幾種主流總線作簡(jiǎn)單介紹。1. FF(Foundation Fieldbus)其前身是ISP協(xié)議和WorldFIP協(xié)議， 1994年二者合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)，開(kāi)發(fā)出國(guó)際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。它以ISO/OSI開(kāi)放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上加了用戶(hù)層。FF分為低速H1和高速H2兩種通信速率。FF在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛支持，具有良好發(fā)展前景。2. CAN(Controller Area Network)最早由德國(guó)BOSCH公司提出，用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范己被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Motorola、Philips、Intel、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用于離散控制領(lǐng)域。其模型結(jié)構(gòu)只有3層，只取ISO的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。已有多家公司開(kāi)發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片，還有插在PC機(jī)上的CAN總線適配器，具有接口簡(jiǎn)單、編程方便、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)價(jià)格使宜等優(yōu)點(diǎn)。由于CAN被愈來(lái)愈多不同領(lǐng)域采用和推廣，導(dǎo)致要求各種應(yīng)用領(lǐng)域通信報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)化。為此，1991年9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范 (VERSION )。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)載工具一數(shù)字信息交換一高速通信控制器局部網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (ISO11898)，為控制器局部網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。3. DeviceNetDeviceNet是90年代中期發(fā)展起來(lái)的一種基于CAN技術(shù)的開(kāi)放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，最初由美國(guó) Rockwell Automation公司開(kāi)發(fā)應(yīng)用。DeviceNet是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范和協(xié)議都是開(kāi)放的，供貨商將設(shè)備連接到系統(tǒng)時(shí)，無(wú)需為硬件、軟件或許可權(quán)付費(fèi)。任何人都能以少量的復(fù)制成本從開(kāi)放式DeviceNet供貨商協(xié)會(huì)(ODVA)獲得DeviceNet規(guī)范，并可以加入ODVA，參加對(duì)DeviceNet規(guī)范進(jìn)行增補(bǔ)的技術(shù)工作組。2003年4月1日，DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線在我國(guó)作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始實(shí)施。4. LonWorks由美國(guó)Echelon公司推出并與Motorola、Toshiba公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布。它采用了ISO模型的全部7層通信協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，支持多種通信介質(zhì)，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。LonWorks被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、工業(yè)過(guò)程控制等行業(yè)。5. HART(Highway Addressable Remote Transducer)最早由Rosemount公司開(kāi)發(fā)，于 1993年成立了HART通信基金會(huì)。這種被稱(chēng)為可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的過(guò)渡性產(chǎn)品，由于其采用模擬數(shù)字混合信號(hào)制，導(dǎo)致難以開(kāi)發(fā)出一種能滿(mǎn)足各公司要求的通信接口芯片，但在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期，仍具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。本論文研究的目的是通過(guò)對(duì)RS485總線和CAN總線應(yīng)用現(xiàn)狀的對(duì)比篩選，并選取一種通信總，設(shè)計(jì)出一種，能夠使光纜和單片機(jī)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的完整光纖收發(fā)器產(chǎn)品。在本課題的研究過(guò)程中，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1．光電模塊或是開(kāi)發(fā)板的選擇：比如，單?；蚴嵌嗄９饫w的光電轉(zhuǎn)換模塊，各種規(guī)格參數(shù)的光電模塊的選擇，各種開(kāi)發(fā)板的選擇。2．串行總線的選擇。3．架構(gòu)方面，通過(guò)光纖，光電模塊和CAN總線控制器結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，研究和設(shè)計(jì)，理論