【正文】 式（模塊化）光纖收發(fā)器：安裝于十六槽機箱，采用集中供電方式。按結(jié)構(gòu)來分，可以分為桌面式（獨立式）光纖收發(fā)器和機架式光纖收發(fā)器。桌面式光纖收發(fā)器適合于單個用戶使用，如滿足樓道中單臺交換機的上聯(lián)。機架式（模塊化）光纖收發(fā)器適用于多用戶的匯聚，如小區(qū)的中心機房必須滿足小區(qū)內(nèi)所有交換機的上聯(lián)，使用機架便于實現(xiàn)對所有模塊型光纖收發(fā)器的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一供電，目前國內(nèi)的機架多為 16 槽產(chǎn)品，即一個機架中最多可加插 16 個模塊式光纖收發(fā)器。? 按管理類型分類非網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：即插即用，通過硬件撥碼開關(guān)設(shè)置電口工作模式。網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：支持電信級網(wǎng)絡(luò)管理。隨著網(wǎng)絡(luò)向著可運營可管理的方向發(fā)展，大多數(shù)運營商都希望自己網(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、路由器一樣也逐步向這個方向發(fā)展。對于可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器還可以細(xì)分為局端可網(wǎng)管和用戶端可網(wǎng)管。局端可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器主要是機架式產(chǎn)品，多采用主從式的管理結(jié)構(gòu)，即一個主網(wǎng)管模塊可串聯(lián) N 個從網(wǎng)管模塊，每個從網(wǎng)管模塊定期輪詢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自己機架上的網(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。用戶端網(wǎng)管主要可以分為三種方式：第一種是在局端和客戶端設(shè)備之間運行特定的協(xié)議，協(xié)議負(fù)責(zé)向局端發(fā)送客戶端的狀態(tài)信息，通過局端設(shè)備的 CPU 來處理這些狀態(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)器可以檢測到光口上的光功率，因此當(dāng)光路上出現(xiàn)問題時可根據(jù)光功率來判斷是光纖上的問題還是用戶端設(shè)備的故障；第三種是在用戶端的光纖收發(fā)器上加裝主控 CPU，這樣網(wǎng)管系統(tǒng)一方面可以監(jiān)控到用戶端設(shè)備的工作狀態(tài)，另外還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程配置和遠(yuǎn)程重啟[4]。在這三種用戶端網(wǎng)管方式中，前兩種嚴(yán)格來說只是對用戶端設(shè)備進行遠(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端添加了 CPU，從而也增加了用戶端設(shè)備的成本，因此在價格方面前兩種方式會更具優(yōu)勢一些。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)器的模塊類型、工作狀態(tài)、機箱溫度、電源狀態(tài)、輸出電壓和輸出光功率等等。隨著運營商對設(shè)備網(wǎng)管的需求愈來愈多，光纖收發(fā)器的網(wǎng)管將日趨實用和智能。? 按電源分類：內(nèi)置電源光纖收發(fā)器：內(nèi)置開關(guān)電源為電信級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)備上按電源來分，可以分為內(nèi)置電源和外置電源兩種。其中內(nèi)置開關(guān)電源為電信級電源，而外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上[6]。前者的優(yōu)勢在于能支持超寬的電源電壓，更好地實現(xiàn)穩(wěn)壓、濾波和設(shè)備電源保護，減少機械式接觸造成的外置故障點；后者的優(yōu)勢在于設(shè)備體積小巧和價格便宜。 串行接口通信技術(shù)串口叫做串行接口，也稱串行通信接口，按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來分包括RS232C、RS42RS48USB等。RS232C、RS422與RS485標(biāo)準(zhǔn)只對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。下面將對這幾種串行通信接口做簡單的介紹。1．RS232CRS232C也稱標(biāo)準(zhǔn)串口，是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(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。后來的PC上使用簡化了的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)在的臺式電腦一般有兩個串行口：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)為計算機后面的9針D形接口，由于其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱為DB9接頭?，F(xiàn)在有很多手機數(shù)據(jù)線或者物流接收器都采用COM口與計算機相連，很多投影機，液晶電視等設(shè)備都具有了此接口，廠家也常常會提供控制協(xié)議，便于在控制方面實現(xiàn)編程受控，現(xiàn)在越來越多的智能會議室和家居建設(shè)都采用了中央控制設(shè)備對多種受控設(shè)備的串口控制方式。2．RS422RS422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“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。實際上還有一根信號地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232C更強的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Salve)，從設(shè)備之間不能通信，所以RS422支持點對多的雙向通信。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交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對單獨的雙絞線) [8]。RS422的通常用途是作為RS232C的擴展。一個變種的和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、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/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)和采用單機發(fā)送，多機接收通信鏈接。它提供高速的數(shù)據(jù)通信速率(10m時10Mbit/s。1200m時10Okbit/s)。RS485和RS422一樣使用雙絞線進行高電壓差分平衡傳輸，它可以進行大面積長距離傳輸(超過4000米，1200米)。4．USB(Universal Serial Bus)通用串行總線(簡稱USB)，是近年來一種新興的計算機外圍設(shè)備串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)。隨著計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的計算機外設(shè)接口越來越不能滿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)備能夠在一個開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，如移動存儲設(shè)備，打印機設(shè)備，數(shù)碼相機，PDA掌上電腦等。 現(xiàn)場總線技術(shù) 現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、雙向互聯(lián)、多點多站的通信網(wǎng)絡(luò)。IEC對現(xiàn)場總線(Fieldbus)一詞的定義為：現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節(jié)點數(shù)字通信的技術(shù)?，F(xiàn)場總線遵循ISO的OSI開放系統(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)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設(shè)備互連的實時控制通訊網(wǎng)絡(luò)，它溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，為打破自動化系統(tǒng)的信息孤島創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)場總線的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化。一個控制系統(tǒng)，無論是采用DCS還是現(xiàn)場總線，從被控制對象采集到的信息量是一樣多的，而采用現(xiàn)場總線和智能儀表后，可以從現(xiàn)場得到更多的診斷、維護和管理信息?，F(xiàn)場總線系統(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)場就地完成處理，減少現(xiàn)場與控制機房之間的信息往返?，F(xiàn)場總線不僅僅是省掉了幾根電纜，信息處理的現(xiàn)場化才是智能儀表和現(xiàn)場總線所追求的目標(biāo)，也是現(xiàn)場總線不同于其它計算機通信技術(shù)的標(biāo)志[9]。目前國際上存在著幾十種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，比較流行的主要有FF、CAN、DeviceNet、LonWorks、HART等現(xiàn)場總線。它們各自具有不同的特點，分別在不同的應(yīng)用領(lǐng)域里占據(jù)了主導(dǎo)地位，下面對其中幾種主流總線作簡單介紹。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)場總線基金會，開發(fā)出國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。它以ISO/OSI開放系統(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)用層上加了用戶層。FF分為低速H1和高速H2兩種通信速率。FF在過程自動化領(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BOSCH公司提出，用于汽車內(nèi)部測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范己被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(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。已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片，還有插在PC機上的CAN總線適配器，具有接口簡單、編程方便、開發(fā)系統(tǒng)價格使宜等優(yōu)點。由于CAN被愈來愈多不同領(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)展起來的一種基于CAN技術(shù)的開放型、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 Rockwell Automation公司開發(fā)應(yīng)用。DeviceNet是一個開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范和協(xié)議都是開放的，供貨商將設(shè)備連接到系統(tǒng)時，無需為硬件、軟件或許可權(quán)付費。任何人都能以少量的復(fù)制成本從開放式DeviceNet供貨商協(xié)會(ODVA)獲得DeviceNet規(guī)范，并可以加入ODVA，參加對DeviceNet規(guī)范進行增補的技術(shù)工作組。2003年4月1日，DeviceNet現(xiàn)場總線在我國作為國家標(biāo)準(zhǔn)開始實施。4. LonWorks由美國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)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置，支持多種通信介質(zhì)，被譽為通用控制網(wǎng)絡(luò)。LonWorks被廣泛應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、運輸設(shè)備、工業(yè)過程控制等行業(yè)。5. HART(Highway Addressable Remote Transducer)最早由Rosemount公司開發(fā)，于 1993年成立了HART通信基金會。這種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道的開放通信協(xié)議，其特點是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)品，由于其采用模擬數(shù)字混合信號制，導(dǎo)致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片，但在當(dāng)前的過渡時期，仍具有較強的市場競爭能力。本論文研究的目的是通過對RS485總線和CAN總線應(yīng)用現(xiàn)狀的對比篩選，并選取一種通信總，設(shè)計出一種，能夠使光纜和單片機之間進行實時、有效地進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的完整光纖收發(fā)器產(chǎn)品。在本課題的研究過程中，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1．光電模塊或是開發(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，各種開發(fā)板的選擇。2．串行總線的選擇。3．架構(gòu)方面，通過光纖，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，理論