串口光纖通信的組網方式

　　武漢波仕電子有限公司

由于光纖并不能夠象電線一樣簡單地進行直接連接，光纖的每個分叉、集合都必須經過專門的光纖轉換器，所以光纖通信網絡的組網方式取決于光纖轉換器的功能。本文首先介紹了簡單的一對一的光纖通信，然后詳細介紹了以波仕電子產品為代表的三種串口光纖通信的組網方式：總線式、星形、雙環冗余型。用戶可以根據現場的串口設備的分布地方或者可靠性要求來選擇。通信軟件都是一樣的，與普通的RS-485總線多機通信一樣。可靠性是以雙環冗余的網絡最高。

　　一 簡單的一對一串口光纖通信方式

　　最簡單的光纖通信就是一對一的通信。兩頭的接口可以是RS-232、RS-485，也可以是USB、以太網等。

　　波仕電子的RS-232/光纖轉換器、RS-485/422/光纖轉換器、USB/串口光纖轉換器、以太網/串口光纖轉換器都可以相互之間通過光纖直接連接后實現通信。只需要注意：1、單模光纖轉換器必須配單模光纖、多模光纖轉換器必須配多模光纖 2、光纖的TX（發）接對方的RX（收）、RX（收）接對方的TX（發）。

　　光纖的接頭式樣一般有ST頭、FC頭、SC頭。它們都是標準的，相互之間的轉換有標準的轉接頭或者轉換尾纖。有時候有采用單纖雙向的光纖通信，實際上是把兩根光纖的玻璃纖芯在沿長度方向切開、截面拋光后熔接成為一根玻璃纖芯，再與原來規格的（沒切開的）玻璃纖芯對接起來進行熔接后加外套后成為一根光纖。這種技術類似于植物的嫁接技術。這種專門的產品稱為光纖耦合器。（圖1）

圖1 光纖耦合器

　　波仕電子發明和首創了無須外接電源的RS-232/光纖轉換器、是世界上最小的光纖轉換器。采用光纖作為通信傳輸介質，具有高隔離電壓、防電磁干擾、抗雷擊等優點。波仕光纖轉換器廣泛用于工業過程控制、電力系統自動化、分布數據采集等場合。（圖2）

圖2 一對一串口光纖通信圖

　　二 總線式串口光纖多機通信方式

波仕電子的OPT35EX[S]、OPT232EX[S]、OPT485EX[S]系列RS-232/485/光纖中繼轉換器用于：1、實現RS-232/485光纖通信的中繼，也就是延長串口光纖通信距離 2、實現總線式串行光纖多機通信，就是將多個RS-232或者RS-485接口接入同一個總線式串口光纖通信網。波仕OPT35EX[S]、OPT232EX[S]、OPT485EX[S]系列是世界上最小的RS-232/485/光纖中繼轉換器。

　　波仕OPT35EX[S]、OPT232EX[S]、OPT485EX[S]光纖中繼轉換器的外形為DB-25/DB-25轉接盒大小，使用一對多模ST光纖接頭（OPT35EX、OPT485EX、OPT232EX）或者一對單模ST光纖接頭（OPT35EXS、OPT485EXS、OPT232EXS）。OPT232EX[S]中間有一根電纜連接一個RS-232口的DB-9針座和5V電源引腳。OPT232EX[S]的RS-232口可以配接波仕電子的RS-232/RS-485轉換器構成OPT485EX[S]。OPT232EX[S]需要外接直流5V電源（<50mA）。而OPT35EX[S]則直接本身帶RS-232、RS-485、RS-422口、且可以當1路串口到2路光纖的轉換器使用。

　　OPT35EX[S]、OPT232EX[S] 、OPT485EX[S]光纖中繼轉換器的光纖接收器（RX）和光纖發送器（TX）見產品標簽。注意：TX上、RX上接上位機方向、TX下、RX下接下位機方向。（圖3）

　　圖3 總線式光纖多機通信圖

　　三 星形串口光纖多機通信方式

波仕電子的OPT14HUB[S]系列1擴4路光纖集線器用于：1、實現一路光纖到四路光纖的擴展、中繼，便于實現光纖的星形網絡（區別于總線形）， 2、實現一路RS-232/485/422串口到4路光纖的轉換。OPT14HUB[S]是世界上最小的4路光纖集線轉換器。

波仕OPT14HUB[S]系列1擴4路光纖集線器的外形如圖4，使用5對多模ST光纖接頭（或者5對單模ST光纖接頭） ，包括1對上位機用和4對下位機用。并且有一個DB-9針座（配有RS-232/485/422口）和一個直流電源插孔。OPT14HUB[S]需要外接電源，直流5V至30V均可（<100mA）。OPT14HUB的光纖接收器（RX、深灰色）和光纖發送器（TX、淺白色）見產品圖。使用時發送器ST頭通過光纖接對方的接收器ST頭。

如果是用于1路RS-232/485/422口與2路光纖的轉換，可以選用波仕的OPT35EX[S]型的產品。OPT35EX[S]不僅是一個串口/光纖中繼轉換器，同時也是一個一路串口與兩路光纖的集線轉換器。如果只是1路RS-232與2路光纖的轉換，還可以選用波仕的OPT2322[S]型一路RS-232與兩路光纖的集線轉換器。

　　圖4 OPT14HUB星形光纖組網示意圖

　　四 環形串口光纖多機通信方式

　　波仕電子的OPT22[S]系列串口雙環冗余光端機用于：組成環狀光纖網來實現RS-232/RS-485（或者RS-422、TTL等)的多機通信，并且同時有兩路相互冗余的環狀光纖網。由于OPT22[S]同時可以接兩個光纖環網，當其中一個環網的光纖斷了時，另外一個光纖環網繼續以單環光纖網通信。這樣大大增加了串口光纖通信的可靠性。

　　OPT22[S]采用了波仕核心技術的大規模專用集成電路，是世界上最小的串口雙環冗余光端機。波仕獨有的零延時自動切換技術，性能大大優于存在切換時間的其它雙環自愈型光端機產品。OPT22[S]代表了當今串口光纖通信產品的頂尖水平。專利產品，謹防假冒！專利號：200830078256。

　　波仕OPT22[S]系列串口雙環冗余光端機的外形為DB-25/DB-25轉接盒大小（如圖5），使用一對多模ST光纖接頭（OPT22）或者一對單模ST光纖接頭（OPT22S） ，上側面一個有一個接RS-232、RS-485口的DB-9針座（ 帶配接線端子 ），下側面有接 5V 電源的兩個端子。緊靠電源端子是用于選擇“主機”和“從機”狀態的跳線。OPT22[S]需要外接直流5V電源（±0.5V）。雙環組網時，OPT22[S]的TX1接相鄰OPT22[S]的RX1，TX2接相鄰OPT22[S]的RX2。

圖5 OPT22組成的雙環光纖多機通信圖

　　五 對串式光纖多機通信方式

　　波仕電子的RS-485/光纖轉換器OPT485[S]、CAN/光纖轉換器OPT-CAN[S]本身都可以一對一對地串接（級聯）來進行簡單的多機通信。在這種對串式光纖網中，背靠背互連的兩個OPT485[S]可以代替一個總線式光纖網中的一個OPT485EX[S]。

　　這種組網的方式比較靈活，缺點是不可過多級的級聯，另外多個OPT485[S]的RS-485信號（A,B，GND）或者多個OPT-CAN[S]的CAN信號并聯在一起時，必須保證這個局部的RS-485總線不開叉，參見波仕網站的CAN多機通信圖。

　　在圖5中，左邊的1號OPT232-9（RS-232/光纖轉換器）與2號OPT485構成一對。只有上位機串口為RS-232口才可以選OPT232-9，否則就選RS-232/RS-485通用的OPT485。2號OPT485在接線端子恢復出RS-485信號A-B。這對A-B信號與3號OPT485以及4號OPT485的A-B信號可以組成一個局部的RS-485總線。這個總線的A-B還可以接其他RS-485設備。3號OPT485與5號OPT485也構成一對，在5號OPT485接線端子處恢復出RS-485信號，并且可以繼續級聯下去。4號與6號同理。

　　大多數情況下，對串式光纖多機通信是沒有分支的。也就是沒有4號和6號。

　　用OPT-CAN[S]構成的CAN光纖多機通信原理是一樣的。

　　波仕的OPT485[S]以及OPT-CAN[S]等產品因為具有內部零延時自動切換功能，所以才可以實現對串式光纖多機通信。其它廠家的產品因為本身有延時所以在級聯之后會累積延時導致通信失敗。波仕的CAN/光纖轉換器OPT-CAN[S]因為可以做到與協議無關所以才可以這樣實現這樣的對串式光纖多機通信。

圖6 對串式光纖多機通信圖

　　以上介紹的幾種串口光纖通信的組網方式可以直接用于接RS-232、RS-485或者RS-422以及CAN口。因為RS-232、RS-485或者RS-422的通信協議都是一樣的，都是RS-232協議。對于其它常用通信接口，比如USB口、以太網口，盡管通信協議與RS-232協議完全不一樣，但是波仕電子有相應的產品讓它們可以接入同一個串口光纖通信網。波仕的OPTU232L1（多模）或者OPTU232SL1（單模）是將USB口轉換為光纖通信的轉換器，而且符合RS-232串口通信協議。波仕的OPET232L1是將以太網口轉換為光纖通信的轉換器，而且符合RS-232串口通信協議。有了這些產品以后，那么USB口、以太網口都可以接入以上介紹的幾種串口光纖通信的組網方式的光纖網。而對于CAN協議，必須先使用CAN/RS-232協議轉換器，然后配接RS-232/光纖轉換器再接入串口光纖通信網。