专利名称：主控设备和数据传输方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种主控设备和数据传输方法。
背景技术：
近年来，随着铁路行业的快速发展，现场总线由于其可靠性高、成本低、故障率低等优点使得其应用越来越广泛，作为中国铁路轨道车辆的网络通讯标准，多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus ;以下简称MVB)在机车、动车和地铁等轨道交通领域中应用广泛。以太网具有传输速度高、能耗低、安装方便、兼容性好、开放性高和支持设备多等方面的优势。近年来，随着网络技术的发展和工业控制领域对网络性能要求的提高，以太网正逐步进入工业控制领域，形成了新型的以太网控制技术，因此现有的列车通信网络(Train Communication Network ;以下简称TCN)控制系统中出现了 MVB与以太网并存的通信方式，这就要求列车的主控设备既能处理MVB数据，又可以处理以太网数据，但是现有列车中的主控设备无法做到既处理MVB数据，又处理以太网数据，无法满足TCN控制系统中MVB与以太网并存的通信方式的要求。
发明内容
本发明提供一种主控设备和数据传输方法，以实现主控设备既可以处理多功能车辆总线数据，又可以处理以太网数据，满足列车通信网络控制系统中多功能车辆总线与以太网并存的通信方式的要求。本发明提供一种主控设备，包括多功能车辆总线板卡、中央处理单元板卡和以太网板卡；所述多功能车辆总线板卡，用于接收列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线数据，并将所述第一多功能车辆总线数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡，以及将所述中央处理单元板卡发送的所述以太网数据转换为第二多功能车辆总线数据之后发送给所述列车通信网络设备；所述中央处理单元板卡，与所述多功能车辆总线板卡连接，用于将所述第一多功能车辆总线数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述以太网板卡，以及将所述以太网板卡发送的所述以太网数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述多功能车辆总线板卡；所述以太网板卡，与所述中央处理单元板卡连接，用于将所述第一多功能车辆总线数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备，以及接收所述以太网设备发送的以太网数据，将所述以太网数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡。本发明还提供一种应用如上所述的主控设备实现的数据传输方法。
通过本发明，主控设备接收到列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线数据之后，可以将上述第一多功能车辆总线数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备；接收到以太网设备发送的以太网数据之后，可以将上述以太网数据转换为第二多功能车辆总线数据发送给列车通信网络设备；从而可以实现主控设备既能处理多功能车辆总线数据，又能处理以太网数据，进而可以满足列车通信网络控制系统中多功能车辆总线与以太网并存的通信方式的要求。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明主控设备一个实施例的结构示意图；图2为本发明主控设备另一个实施例的结构示意图；图3为本发明数据传输方法一个实施例的流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明主控设备一个实施例的结构示意图，如图1所示，该主控设备可以包括:MVB板卡11、中央处理单元板卡12和以太网板卡13 ；其中，MVB板卡11，用于接收TCN设备发送的第一 MVB数据，并将上述第一 MVB数据通过MVB板卡11与中央处理单元板卡12之间的外部设备(Peripheral Component ;以下简称PC)总线发送给中央处理单元板卡12，以及将中央处理单元板卡12发送的以太网数据转换为第二 MVB数据之后发送给TCN设备；中央处理单元板卡12，与MVB板卡11连接，用于将上述第一 MVB数据通过中央处理单元板卡12与以太网板卡13之间的PC总线发送给以太网板卡13，以及将以太网板卡13发送的以太网数据通过MVB板卡11与中央处理单元板卡12之间的PC总线发送给MVB板卡11 ;以太网板卡13，与中央处理单元板卡12连接，用于将上述第一 MVB数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备，以及接收以太网设备发送的以太网数据，将上述以太网数据通过中央处理单元板卡12与以太网板卡13之间的PC总线发送给中央处理单元板卡12。本实施例中，PC总线可以为PC104总线，但本发明实施例并不仅限于此，本发明实施例对此不作限定。上述主控设备中，MVB板卡11接收到TCN设备发送的第一 MVB数据之后，中央处理单元板卡12可以将上述第一 MVB数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备；以太网板卡13接收到以太网设备发送的以太网数据之后，可以将上述以太网数据转换为第二 MVB数据发送给中央处理单元板卡12，由中央处理单元板卡12发送给MVB板卡11，再由MVB板卡11发送给TCN设备；从而可以实现主控设备既能处理MVB数据，又能处理以太网数据，进而可以满足TCN控制系统中MVB总线与以太网并存的通信方式的要求。图2为本发明主控设备另一个实施例的结构示意图，与图1所示的主控设备相比，不同之处在于，图2所示的主控设备中，MVB板卡11可以包括MVB接口 111，用于接收TCN设备发送的第一 MVB数据。上述MVB板卡11还可以包括MVB协议控制器112，用于对MVB接口 111接收的第一 MVB数据进行协议转换，以将上述第一 MVB数据转换为适合在PC总线传输的第一数据，并将上述适合在PC总线传输的第一数据通过MVB板卡11与中央处理单元板卡12之间的PC总线发送给中央处理单元板卡12 ;这时，中央处理单元板卡12，具体用于将上述适合在PC总线传输的第一数据通过中央处理单元板卡12与以太网板卡13之间的PC总线发送给以太网板卡13。本实施例中，以太网板卡13可以包括以太网协议控制器131、隔离变压器132和以太网物理层接口 133 ；以太网协议控制器131，用于对上述适合在PC总线传输的第一数据进行协议转换，以将上述适合在PC总线传输的第一数据转换为第一链路层报文；隔离变压器132，用于将以太网协议控制器131转换的第一链路层报文转换为隔离的差分电平信号；以太网物理层接口 133，用于将隔离变压器132转换的上述隔离的差分电平信号发送给以太网设备。进一步地，以太网物理层接口 133还可以接收以太网设备发送的以太网数据；隔离变压器132还可以将以太网物理层接口 133接收的以太网数据转换为第二链路层报文；以太网协议控制器131还可以对第二链路层报文进行协议转换，以将上述第二链路层报文转换为适合在PC总线传输的第二数据，并将上述适合在PC总线传输的第二数据通过中央处理单元板卡12与以太网板卡13之间的PC总线发送给中央处理单元板卡12 ;中央处理单元板卡12还可以将上述适合在PC总线传输的第二数据通过MVB板卡11与中央处理单元板卡12之间的PC总线发送给MVB板卡。进一步地，MVB协议控制器112还可以对上述适合在PC总线传输的第二数据进行协议转换，以将上述适合在PC总线传输的第二数据转换为第二 MVB数据；MVB接口 111还可以将上述MVB协议控制器112转换的第二 MVB数据发送给TCN设备。下面以MVB板卡11与中央处理单元板卡12之间的PC总线为PC104总线14，中央处理单元板卡12与以太网板卡13之间的PC总线为PC104总线15为例，对图3所示的主控设备进一步描述。本实施例中，MVB板卡11与中央处理单元板卡12通过PC104总线14相连接；MVB板卡11中的MVB协议控制器112通过双向通信方式与MVB接口 111连接。MVB板卡11是运行MVB链路软件的硬件平台，MVB板卡11为PC104结构的MVB设备网卡，核心采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array ;以下简称FPGA)芯片。MVB协议控制器112是机车车辆级网络通讯设计的专用芯片。MVB接口 111由MVB收发器和MVB连接器组成(图3中未示出)，MVB收发器用于将MVB数据发送给MVB协议控制器112和/或将MVB协议控制器112输出的数据发送给MVB网络；MVB连接器用于与MVB网络的物理连接。本实施例中，中央处理单元板卡12负责MVB数据和以太网数据的中央处理。本实施例中的中央处理单元板卡12采用AMD LX700/800CPU，具有如下特点1、在板 AMD Geode LX CPU，主频 433/500/600MHz，默认 500MHz ;2、支持一个 10/100Mbps RJ-45 接口 ；3、板上阴极射线管(Cathode Ray Tube ;以下简称CRT)/液晶显示器(LiquidCrystal Display ;以下简称LCD)显示接口，并可支持低压差分信号(Low-VoltageDifferential Signaling ;以下简称LVDS)显不屏；4、标准的板载32M/64M/128M字节(Bytes)双倍速率同步动态随机存储器(DoubleData Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory ;以下简称DDR SDRAM)；5、低功耗中央处理单兀(Central Processing Unit ;以下简称CPU), 0 60°C工作范围内无需风扇；6、板上集成5串I并，4路支持RS485/RS232及外接RS485模块供电+5V，根据实
际需求可配置；7、板载DOC和CF卡电子盘接口、4个通用串行总线2. O (Universal Serial Bus2. O ;以下简称USB2. 0)接口、一个键盘/鼠标接口。本实施例中，以太网板卡13与中央处理单元板卡12通过PC104总线15相连接。具体地，本实施例中，MVB板卡11通过MVB接口 111接收TCN设备发送的第一 MVB数据，MVB协议控制器112对上述第一 MVB数据进行协议转换，以将上述第一 MVB数据转换为适合在PC104总线14传输的第一数据，并通过PC104总线14将上述第一数据发送给中央处理单元板卡12 ;以太网板卡13可以通过PC104总线15接收到上述第一数据，以太网板卡13中的以太网协议控制器131可以将上述第一数据转换为第一链路层报文，通过隔离变压器132转换为隔离的差分电平信号，经以太网物理层接口 133发送给以太网设备。进一步地，以太网板卡13还可以通过以太网物理层接口 133接收以太网设备发送的以太网数据，经隔离变压器132和以太网协议控制器131处理后，转换为适合在PC总线传输的第二数据，并将上述第二数据发送通过PC104总线15发送给中央处理单元板卡12。这样，MVB板卡11还可以接收中央处理单元板卡12发送的上述第二数据，在MVB协议控制器112将上述第二数据转换为第二 MVB数据之后，通过MVB接口 111发送给TCN设备。上述主控设备既能处理MVB数据，又能处理以太网数据，进而可以满足TCN控制系统中MVB总线与以太网并存的通信方式的要求。本发明实施例还提供一种应用本发明图1或图2所示的主控设备实现的数据传输方法。图3为本发明数据传输方法一个实施例的流程图，如图3所示，该数据传输方法可以包括步骤301，主控设备接收TCN设备发送的第一 MVB数据，将第一 MVB数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备。具体地，主控设备可以通过MVB接口接收TCN设备发送的第一 MVB数据。然后，主控设备可以对上述第一 MVB数据进行协议转换，以将上述第一 MVB数据转换为适合在PC总线传输的第一数据；接下来，主控设备对上述适合在PC总线传输的第一数据进行协议转换，以将上述适合在PC总线传输的第一数据转换为第一链路层报文,最后将上述第一链路层报文转换为隔离的差分电平信号。步骤302，主控设备接收上述以太网设备发送的以太网数据，将上述以太网数据转换为第二 MVB数据之后发送给TCN设备。具体地，主控设备可以将上述以太网数据转换为第二链路层报文，并对上述第二链路层报文进行协议转换，以将上述第二链路层报文转换为适合在PC总线传输的第二数据；然后，主控设备可以对上述适合在PC总线传输的第二数据进行协议转换，以将上述适合在PC总线传输的第二数据转换为第二 MVB数据。上述步骤301与步骤302可以先后执行，也可以并行执行，本发明实施例对步骤301与步骤302的执行顺序不作限定，但图3以先执行步骤301，后执行步骤302为例示出。本实施例中，PC总线可以为PC104总线，但本发明实施例并不仅限于此，本发明实施例对此不作限定。上述实施例中，主控设备接收到TCN设备发送的第一 MVB数据之后，可以将上述第一 MVB数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备；接收到以太网设备发送的以太网数据之后，可以将上述以太网数据转换为第二MVB数据发送给TCN设备；从而可以实现主控设备既能处理MVB数据，又能处理以太网数据，进而可以满足TCN控制系统中MVB总线与以太网并存的通信方式的要求。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。当列车上的设备接口是以太网接口和MVB接口并存时，本发明实施例提供的数据传输方法和主控设备可以完成数据转换和处理，节省了网络转换的成本，并且可以满足TCN控制系统中MVB总线与以太网并存的通信方式的要求，进而可以满足组网灵活性的要求。在标准TCN/MVB通讯网络基础上增加了以太网络，使得维护人员可以通过一个数据终端或一台便携个人计算机自带的以太网接口，方便地访问TCN上的数据。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
权利要求
1.一种主控设备，其特征在于，包括多功能车辆总线板卡、中央处理单元板卡和以太网板卡； 所述多功能车辆总线板卡，用于接收列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线数据，并将所述第一多功能车辆总线数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡，以及将所述中央处理单元板卡发送的所述以太网数据转换为第二多功能车辆总线数据之后发送给所述列车通信网络设备; 所述中央处理单元板卡，与所述多功能车辆总线板卡连接，用于将所述第一多功能车辆总线数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述以太网板卡，以及将所述以太网板卡发送的所述以太网数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述多功能车辆总线板卡； 所述以太网板卡，与所述中央处理单元板卡连接，用于将所述第一多功能车辆总线数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备，以及接收所述以太网设备发送的以太网数据，将所述以太网数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡。
2.根据权利要求1所述的主控设备，其特征在于，所述多功能车辆总线板卡包括 多功能车辆总线接口，用于接收列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线数据。
3.根据权利要求2所述的主控设备，其特征在于，所述多功能车辆总线板卡还包括多功能车辆总线协议控制器； 所述多功能车辆总线协议控制器，用于对所述多功能车辆总线接口接收的所述第一多功能车辆总线数据进行协议转换，以将所述第一多功能车辆总线数据转换为适合在外部设备总线传输的第一数据，并将所述适合在外部设备总线传输的第一数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡; 所述中央处理单元板卡，具体用于将所述适合在外部设备总线传输的第一数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述以太网板卡。
4.根据权利要求3所述的主控设备，其特征在于，所述以太网板卡包括 以太网协议控制器，用于对所述适合在外部设备总线传输的第一数据进行协议转换，以将所述适合在外部设备总线传输的第一数据转换为第一链路层报文； 隔离变压器，用于将所述以太网协议控制器转换的第一链路层报文转换为隔离的差分电平信号； 以太网物理层接口，用于将所述隔离变压器转换的所述隔离的差分电平信号发送给以太网设备。
5.根据权利要求4所述的主控设备，其特征在于， 所述以太网物理层接口，还用于接收所述以太网设备发送的以太网数据； 所述隔离变压器，还用于将所述以太网物理层接口接收的以太网数据转换为第二链路层报文； 所述以太网协议控制器，还用于对所述第二链路层报文进行协议转换，以将所述第二链路层报文转换为适合在外部设备总线传输的第二数据，并将所述适合在外部设备总线传输的第二数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡； 所述中央处理单元板卡，还用于将所述适合在外部设备总线传输的第二数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述多功能车辆总线板卡。
6.根据权利要求5所述的主控设备，其特征在于， 所述多功能车辆总线协议控制器，还用于对所述适合在外部设备总线传输的第二数据进行协议转换，以将所述适合在外部设备总线传输的第二数据转换为所述第二多功能车辆总线数据； 所述多功能车辆总线接口，还用于将所述多功能车辆总线协议控制器转换的所述第二多功能车辆总线数据发送给所述列车通信网络设备。
7.一种应用权利要求1-6任意一项所述的主控设备实现的数据传输方法。
全文摘要
本发明提供一种主控设备和数据传输方法，所述主控设备包括MVB板卡、中央处理单元板卡和以太网板卡；所述MVB板卡，用于接收列车通信网络设备发送的第一MVB数据；所述中央处理单元板卡，与所述MVB板卡连接，用于将所述第一MVB数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述以太网板卡；所述以太网板卡，与所述中央处理单元板卡连接，用于将所述第一MVB数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备。本发明可以实现主控设备既能处理MVB数据，又能处理以太网数据，进而可以满足列车通信网络控制系统中MVB与以太网并存的通信方式的要求。
文档编号B61L27/04GK103043085SQ20111030878
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者石勇, 陈玉飞, 王 锋 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心