專利名稱：Mvb-rs422網(wǎng)關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及符合TCN標(biāo)準(zhǔn)的MVB網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，尤其涉及具有RS422 總線通信能力的MVB網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。
背景技術(shù)：
正C61375-1《列車通信網(wǎng)絡(luò)》(簡稱TCN標(biāo)準(zhǔn))，是一項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，也是我 國鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TCN標(biāo)準(zhǔn)是為鐵路機(jī)車車輛這一特殊應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的現(xiàn)場總 線標(biāo)準(zhǔn)，它制定了一個(gè)開放的通信系統(tǒng)，從而使得各種鐵道機(jī)車車輛能夠相互 聯(lián)掛、不同廠商的設(shè)備能夠互聯(lián)。TCN標(biāo)準(zhǔn)一共定義了多功能車輛總線MVB 和絞線式列車總線MVB兩種形式，其中MVB總線連接一個(gè)車輛內(nèi)的設(shè)備，總 線工作頻率為1.5Mbit/s,介質(zhì)為雙絞線或光纖。MVB總線在鏈路層提供了兩種 傳輸服務(wù)(1)過程數(shù)據(jù)周期性的，源尋址廣播數(shù)據(jù)；(2)消息數(shù)據(jù)按 需傳送的，目標(biāo)尋址的數(shù)據(jù)報(bào)文。
RS422總線是工業(yè)現(xiàn)場普遍應(yīng)用的現(xiàn)場總線之一，TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)是它 的國際標(biāo)準(zhǔn)。RS422總線標(biāo)準(zhǔn)遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù) 鏈路層和應(yīng)用層。RS422總線是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的串 行通信網(wǎng)絡(luò)，具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。
目前，由于國內(nèi)RS422接口列車安全監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)要求，需要通過RS422 接口，將列車運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送到列車安全監(jiān)控系中，方便于列車行車安全及維護(hù)。 于是MVB-RS422網(wǎng)關(guān)便成為TCN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)必需的關(guān)鍵設(shè)備，使得RS422 與MVB網(wǎng)絡(luò)達(dá)到無縫地結(jié)合。雖然可以直接采購國外的MVB-RS422網(wǎng)關(guān)，但 是國內(nèi)還沒有應(yīng)用于機(jī)車車輛行業(yè)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MVB-RS422網(wǎng)關(guān)，所 以MVB-RS422網(wǎng)關(guān)的研制成功，標(biāo)志著全部MVB-RS422轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)攻克， 填補(bǔ)了國內(nèi)這一領(lǐng)域的空白，使我國的TCN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階，對
于國內(nèi)鐵路機(jī)車車輛行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新具有現(xiàn)實(shí)意義。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種新型的MVB-RS422網(wǎng)關(guān)設(shè)備，主要應(yīng)用于鐵路列車、地鐵列車和城市軌道交通行業(yè)的MVB網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，連接RS422網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 使它既具有了MVB過程數(shù)據(jù)功能、消息數(shù)據(jù)功能和總線管理功能，也具有RS422 鏈路層和應(yīng)用層功能。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的包括核心處理電路、MVB協(xié)議 控制電路、MVB總線驅(qū)動(dòng)器、RS422隔離光耦和RS422協(xié)議控制器。核心處理 電路通過MVB協(xié)議控制電路生成轉(zhuǎn)化成曼徹斯特信號(hào)，經(jīng)MVB總線驅(qū)動(dòng)器傳 送到MVB總線上；同時(shí)它也通過RS422隔離光耦生成隔離的電氣信號(hào)，經(jīng)RS422 協(xié)議控制器轉(zhuǎn)化為鏈路層報(bào)文并形成差分電平信號(hào)，傳送到RS422總線上去。
本MVB-RS422網(wǎng)關(guān)設(shè)備具體包括以32位ARM7處理器為核心的，外圍配 置FLASH、 SDRAM、電源管理電路、復(fù)位電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘的核心處理電路、 以MVBC協(xié)議控制器為核心的MVB協(xié)議控制電路、以RS485協(xié)議控制器為核 心的MVB總線驅(qū)動(dòng)器、以光耦器件為核心的RS422隔離光耦和以RS422獨(dú)立 協(xié)議芯片為核心的RS422協(xié)議控制器；所述核心處理電路中的電源管理電路通 過5伏電源線、3.3伏電源線和地線為上述電路中的所有芯片提供供電電源； ARM7處理器NET+50芯片通過32根數(shù)據(jù)線和20根地址線異步訪問FLASH, 同時(shí)通過32根數(shù)據(jù)線和14根地址線同步訪問SDRAM,完成程序的執(zhí)行；MVB 總線上的冗余差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)通過兩組信號(hào)線分別傳送到MVB總線驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)轉(zhuǎn) 化處理后，再存放于MVB協(xié)議控制電路MVBC01芯片中；ARM7處理器NET+50 芯片通過16根數(shù)據(jù)線、19根地址線和控制線互鎖機(jī)制，優(yōu)先訪問MVBC01芯 片，并取得數(shù)據(jù)，再經(jīng)RS422隔離光耦HCPL0661進(jìn)行電氣隔離，傳送到RS422 協(xié)議控制器MAX488芯片把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)，傳送到RS422總線。反 之，從RS422總線到MVB總線的數(shù)據(jù)傳輸過程與上述方法相似。
所述的核心處理電路包括中央處理器、FLASH、 SDRAM、電源管理電路、 復(fù)位電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘。核心處理電路作為網(wǎng)關(guān)核心處理單元，不僅完成MVB過 程數(shù)據(jù)功能、消息數(shù)據(jù)功能和總線管理功能，也完成RS422應(yīng)用層功能。 所述的MVB協(xié)議控制電路是MVB網(wǎng)絡(luò)的核心部件，完成MVB總線鏈路層功 能；MVB總線驅(qū)動(dòng)器是以RS485協(xié)議控制器為核心的，完成MVB總線物理層 功能。核心處理電路和MVB協(xié)議控制電路在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，通過控制信。號(hào) 來解決訪問沖突問題，在雙方爭用同一地址單元時(shí)，其片內(nèi)硬件電路可根據(jù)兩 邊的地址、片選以及讀寫信號(hào)到達(dá)先后順序來裁決哪方有使用權(quán)，避免因此 而產(chǎn)生的讀寫錯(cuò)誤。而MVB協(xié)議控制電路生成HDLC報(bào)文，并轉(zhuǎn)化生成曼徹
4斯特信號(hào)，經(jīng)MVB總線驅(qū)動(dòng)器完成對MVB總線的操作。
所述的RS422協(xié)議控制器是RS422網(wǎng)絡(luò)的核心部件，完成RS422鏈路層功 能；RS422隔離光耦是以光耦器件為核心的，將差分信號(hào)進(jìn)行電氣隔離。核心 處理電路通過RS422隔離光耦進(jìn)行電氣信號(hào)隔離調(diào)整，再經(jīng)RS422協(xié)議控制器 轉(zhuǎn)化電氣差分信號(hào)，對RS422網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作。
本實(shí)用新型的有益效果為符合IEC61375和TIA/EIA-422-A，通過了 RS422 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品例行試驗(yàn)項(xiàng)目，完成與國外RS422產(chǎn)品的一致性測試。過了TCN網(wǎng)絡(luò) 產(chǎn)品例行試驗(yàn)項(xiàng)目，完成與國外MVB產(chǎn)品的一致性測試。本MVB-RS422網(wǎng)關(guān) 的研制成功，標(biāo)志著全部MVB-RS422轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)攻克，填補(bǔ)了國內(nèi)這一領(lǐng)域 的空白，使我國的TCN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階，對于國內(nèi)鐵路機(jī)車車輛 行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新具有現(xiàn)實(shí)意義。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型核心處理電路的硬件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示的一種MVB-RS422網(wǎng)關(guān)設(shè)備，包括核心處理電路、MVB協(xié)議 控制電路、MVB總線驅(qū)動(dòng)器、RS422隔離光耦和RS422協(xié)議控制器，其中的核 心處理電路通過MVB協(xié)議控制電路生成HDLC報(bào)文，并轉(zhuǎn)化生成曼徹斯特信 號(hào)，經(jīng)MVB總線驅(qū)動(dòng)器傳送到MVB總線上；同時(shí)它也將數(shù)據(jù)通過RS422隔離 光耦進(jìn)行電氣信號(hào)隔離，并經(jīng)RS422協(xié)議控制器中轉(zhuǎn)化為鏈路層報(bào)文，傳送到 RS422總線上去。
所述的核心處理電路是以32位中央處理器為核心的，外圍配置FLASH、 SDRAM、電源管理電路、復(fù)位電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘。其中所述的中央處理器選用 NetSilicon公司的32位處理器NET+50,它內(nèi)嵌ARM7TDMI核，支持32位內(nèi) 部總線，有40個(gè)可編程I/O接口引腳，16個(gè)輸入接口引腳，36個(gè)可編程中斷。 本系統(tǒng)中，處理器的晶振頻率為18.432M,異步訪問SDRAM的周期為60ns。 由于MVB協(xié)議控制電路插入的等待時(shí)間可達(dá)10us，因而處理器的訪問速度保證 了 MVB協(xié)議控制電路對MVB總線數(shù)據(jù)的可靠接收和發(fā)送。
所述的MVB協(xié)議控制電路是MVB網(wǎng)絡(luò)的核心部件，選用MVBC01芯片， 具有MVB四類設(shè)備功能；MVB總線驅(qū)動(dòng)器是以RS485協(xié)議控制器為核心的， 選用Ltcl485芯片，具有RS485差分信號(hào)收發(fā)及電平驅(qū)動(dòng)功能。
5所述的RS422協(xié)議控制器是RS422網(wǎng)絡(luò)的核心部件，選用MAX488芯片， 支持TIA/EIA-422-A規(guī)范；RS422隔離光耦是對信號(hào)進(jìn)行電氣隔離，選用 HCPL0661器件，調(diào)整和整形電氣信號(hào)。
權(quán)利要求1、一種MVB-RS422網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于包括核心處理電路、MVB協(xié)議控制電路、MVB總線驅(qū)動(dòng)器、RS422隔離光耦和RS422協(xié)議控制器，所述的核心處理電路通過MVB協(xié)議控制電路，經(jīng)MVB總線驅(qū)動(dòng)器連接到MVB總線上；同時(shí)核心處理電路也通過RS422隔離光耦，經(jīng)RS422協(xié)議控制器連接到RS422總線。
2、 如權(quán)利要求1所述的MVB-RS422網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于核心處理電 路以32位ARM7處理器為核心，外圍配置FLASH、 SDRAM、電源管理電路、 復(fù)位電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；MVB協(xié)議控制電路以MVBC協(xié)議控制器為核心；MVB 總線驅(qū)動(dòng)器以RS485協(xié)議控制器為核心；RS422隔離光耦以光耦器件為核心； RS422協(xié)議控制器以RS422獨(dú)立協(xié)議芯片為核心；所述核心處理電路中的電源 管理電路通過5伏電源線、3.3伏電源線和地線為上述電路中的所有芯片提供供 電電源；ARM7處理器NET+50芯片通過32根數(shù)據(jù)線和20根地址線異步訪問 FLASH,同時(shí)通過32根數(shù)據(jù)線和14根地址線同步訪問SDRAM，完成程序的 執(zhí)行；MVB總線上的冗余差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)通過兩組信號(hào)線分別傳送到MVB總線 驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)轉(zhuǎn)化處理后，再存放于MVB協(xié)議控制電路MVBCOl芯片中；ARM7 處理器NET+50芯片通過16根數(shù)據(jù)線、19根地址線和控制線互鎖機(jī)制，優(yōu)先訪 問MVBC01芯片，并取得數(shù)據(jù)，再經(jīng)RS422隔離光耦HCPL0661進(jìn)行電氣隔離， 傳送到RS422協(xié)議控制器MAX488芯片把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)，傳送到 RS422總線。
專利摘要一種MVB-RS422網(wǎng)關(guān)，包括核心處理電路、MVB協(xié)議控制電路、MVB總線驅(qū)動(dòng)器、RS422隔離光耦和RS422協(xié)議控制器。核心處理電路通過MVB協(xié)議控制電路生成轉(zhuǎn)化成曼徹斯特信號(hào)，經(jīng)MVB總線驅(qū)動(dòng)器傳送到MVB總線上；同時(shí)它也通過RS422隔離光耦生成隔離的電氣信號(hào)，經(jīng)RS422協(xié)議控制器轉(zhuǎn)化為鏈路層報(bào)文并形成差分電平信號(hào)，傳送到RS422總線上去。本實(shí)用新型具有MVB過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)管理功能，也具有RS422總線鏈路層和應(yīng)用層功能。
文檔編號(hào)B61L23/00GK201405883SQ20092001464
公開日2010年2月17日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者躍 于, 任寶兵, 景海林, 杜振環(huán), 王曉鵬 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心