本课题针对车辆测试、无人机测试、危险环境试验等应用需求,研究一种无主多点光纤总线,实现对被测系统上多个设备节点的实时高速通讯。由于车辆、无人机等系统内部设备节点多,对总线技术传输距离、传输容量、实时性和可靠性的要求高,传统的总线技术已难以满足系统的需求,因此本课题研究了一种通信速率快、通信距离远、实时性高的光纤现场总线技术,以分时与自由竞争相结合的总线协议、高速光收发模块、星型拓扑结构等具体实施手段,解决了系统多节点、远距离高可靠性实时通讯的问题。本课题针对该新型光纤现场总线进行了如下研究:(1)总体方案研究。为搭建新型光纤现场总线,首先需要考虑采用何种拓扑结构能够实现多节点间高速、高可靠性实时通讯。课题分别对环形拓扑和星形拓扑结构进行比较分析和优化,确定了采用结构更简单、节点功率一致性更好的星形拓扑结构,完成了总线接口电路架构和协议模型的构建。(2)硬件接口模块设计与实现。硬件接口电路中包含了与总线部分连接的光收发模块部分,以及与现场设备之间连接的数字通讯模块部分。根据系统的参数需求,进行各类芯片的选型,进行电路的原理图设计与PCB设计,PCB电路仿真结果表明硬件电路能够满足信号完整性设计要求。(3)光纤现场总线协议研究与实现。根据光纤现场总线对实时性、灵活性等方面的要求,设计了一种基于时分多址的总线协议。该协议将总线通信过程划分成了多个基本周期,每个基本周期内包含固定时间窗和自由时间窗,其中,高实时性由固定时间窗部分体现,高灵活性由自由时间窗部分体现。最后,根据光纤现场总线硬件平台,对总线协议进行测试,验证总线通信过程能够按照总线协议严格进行,总线性能满足课题提出的设计需求。