电力机车微机控制系统串行通信板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：包括电源电路，用于为本通信板提供供电电源；CPCI通信电路，与机车微机控制系统的处理器连接，用于与机车微机控制系统的处理器进行通信；通信板主控电路，用于实现对机车微机控制系统的处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输，该通信板主控电路一端与CPCI通信电路连接；该通信板主控电路另一端与数据接口电路连接；以及数据接口电路，与机车微机控制系统内各受控单元连接，用于与机车微机控制系统内各受控单元进行通信。本实用新型集成度高，通用性强，易维护，且能够保证电力机车微机控制系统与各受控单元之间通信的高可靠性和强实时性。
【专利说明】电力机车微机控制系统串行通信板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力机车远程输入输出单元，具体的说是涉及一种用于实现电力机车微机控制系统与机车各受控单元之间可靠数据传输的电力机车微机控制系统串行通信板。
【背景技术】
[0002]在机车行驶期间，要求机车微机控制系统与机车各受控单元之间能够传输数据，并能够及时在司机显示单元显示当前机车工况以及各种故障信息，即需要保证各个单元数据传输的稳定性和实时性。
[0003]目前主要利用电力机车远程输入输出单元实现机车内各个单元间数据的传输及控制，其机箱中各个板卡的结构尺寸均为220mmX 100mm ；FIP总线通信板卡可适用于电力机车远程输入输出单元中，
[0004]但是该FIP总线通信板卡缺乏通用性，并且板卡所使用的芯片现已经停产，成本昂贵同时还受到通信方式和速率等多种条件的限制，因此现有车型电力机车远程输入输出单元的FIP总线通信板卡无法实现新型电力机车各单元之间通信的实际需求。
【发明内容】
[0005]鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种成本低，集成度高，通用性强，易维护的电力机车微机控制系统串行通信板。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案:
[0007]电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于:
[0008]包括
[0009]电源电路，用于为本通信板提供供电电源；
[0010]CPCI通信电路，与机车微机控制系统的处理器连接，用于与机车微机控制系统的处理器进行通信；
[0011]通信板主控电路，用于实现对机车微机控制系统的处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输，该通信板主控电路一端与CPCI通信电路连接；该通信板主控电路另一端与数据接口电路连接；
[0012]以及数据接口电路，与机车微机控制系统内各受控单元连接，用于与机车微机控制系统内各受控单元进行通信。
[0013]所述的CPCI通信电路包括:
[0014]与机车微机控制系统的处理器连接的CPCI器；
[0015]一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控电路连接的CPCI总线桥接芯片。
[0016]所述的通信板主控电路为FPGA芯片电路，该FPGA芯片电路包括:与CPCI总线桥接芯片连接的CPCI总线控制电路，一端与CPCI总线控制电路连接，另一端与数据接口电路连接的HDLC芯片电路以及一端与CPCI总线控制电路连接，另一端与数据接口电路连接的UART芯片电路。
[0017]所述的数据接口电路包括:
[0018]与通信板主控电路连接，用于实现电压转换及保护作用的电平转换隔离电路；
[0019]以及与机车微机控制系统内各受控单元连接的接口连接器。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:本实用新型集成度高，通用性强，易维护，且能够保证电力机车微机控制系统与各受控单元之间通信的高可靠性和强实时性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是机车微机控制系统所需的多功能串行通信板通信结构示意图；
[0022]图2是本实用新型电路结构示意图；
[0023]图3是本实用新型电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0025]如图1所示，目前，国内电力机车微机系统的串行通信板HDLC的结构尺寸标准均为220mmX 100mm，且新型电力机车微机控制系统处理器与机车两端的各一个微机显示单元之间的通信需要两路4线全双工RS485，即每个司机显示单元需要使用一路；同时新型电力机车微机控制系统处理器与主变流控制单元、辅变流控制单元、直流IlOV电源单元、列车供电单元、列车制动单元、车载安全防护单元之间的通信需要八路基于HDLC协议的4线全双工RS485 ;也就是说现有串行通信板HDLC需要传输并控制独立的12路串行接口数据，就目前现有的串行通信板来说，尚无法满足控制独立的12路串行接口需求，若是倘若使用多核技术，又不能满足数据传输的稳定性及高速性要求，且同时受到板卡规格尺寸的限制。
[0026]为了实现新型电力机车微机控制系统与各受控单元之间通信的高可靠性和强实时性而本实用新型提出了的一种串行通信板。其传输速率、通信制式、接口以及传输协议需要按照电力机车微机控制系统与各受控单元的通信接口性能参数而设定，满足了新型电力机车微机控制系统与各受控单元之间通信的高可靠性和集成度，强实时性和通用性等要求；同时也保证该串行通信板是在规格为220mmX 10mm的面积上通过FPGA芯片实现对12路独立的串行链路与CPCI总线之间通信的控制。
[0027]如图2、图3所示，本电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于:
[0028]包括
[0029]电源电路，用于为本通信板提供供电电源；
[0030]CPCI通信电路，与机车微机控制系统的处理器连接，用于与机车微机控制系统的处理器进行通信，以实现机车微机控制系统的处理器与通信板主控电路之间的数据传输；
[0031]通信板主控电路，用于实现对机车微机控制系统的处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输，该通信板主控电路一端与CPCI通信电路连接，接收机车微机控制系统的处理器输出的数据进行数据处理及转换后送至数据接口电路或者将经数据处理及转换后的数据接口电路反馈的数据上传至CPCI通信电路；另一端与数据接口电路连接；将经数据处理及转换后的机车微机控制系统的处理器输出的数据下发至数据接口电路或者接收数据接口电路采集到的系统内各受控单元反馈的数据处理及转换后送至CPCI通信电路。
[0032]以及数据接口电路，与机车微机控制系统内各受控单元连接，用于与机车微机控制系统内各受控单元进行通信，将机车微机控制系统内各受控单元传输的数据进行电平转换等处理后发送至通信板主控电路。
[0033]所述的CPCI通信电路包括:
[0034]与机车微机控制系统的处理器连接的CPCI器，该CPCI器通过CPCI总线与处理器实现通信；
[0035]一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控电路连接的CPCI总线桥接芯片，该CPCI总线桥接芯片可选用PCI 9030芯片。
[0036]所述的通信板主控电路为FPGA芯片电路，该FPGA芯片电路包括--与CPCI总线桥接芯片连接的CPCI总线控制电路，一端与CPCI总线控制电路连接，另一端与数据接口电路连接的HDLC芯片电路以及一端与CPCI总线控制电路连接，另一端与数据接口电路连接的UART芯片电路。
[0037]所述的数据接口电路包括:
[0038]与通信板主控电路连接，用于实现电压转换及保护作用的电平转换隔离电路，添加电平转换隔离电路，一方面是为了解决通信板两端电路的电压不匹配的问题，实现电平转换；另一方面是为了防止外部输入信号会对板载芯片造成不可逆转的损坏；
[0039]以及与机车微机控制系统内各受控单元连接的接口连接器，该接口连接器为各个单元接口接头，优选F48连接器，该连接器为48针，可构成包括八路全双工HDLC接口，三路全双工RS485接口和一路半双工RS485接口。如图1，HDLC的第一路可与新型电力机车的主变流控制单元1、2、3相连，HDLC的第二路可与新型电力机车的辅变流控制单元I相连，HDLC的第三路可与新型电力机车的辅变流控制单元2相连，HDLC的第四路可与新型电力机车的主变流控制单元4、5、6相连，HDLC的第五路可与新型电力机车的车载安全防护单元相连，HDLC的第六路可与新型电力机车的直流IlOV电源单元相连，HDLC的第七路可与新型电力机车的列车供电单元相连，HDLC的第八路可与新型电力机车的列车制动单元相连；全双工RS485的第一路可与新型电力机车的微机显示单元I相连，全双工RS485的第二路可与新型电力机车的微机显示单元2相连，全双工RS485的第三路和半双工RS485都可与新型电力机车冗余的微机控制单元相连，全双工RS485的第三路可与半双工RS485相互起到通信信道冗余作用。
[0040]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于: 包括 电源电路，用于为本通信板提供供电电源； CPCI通信电路，与机车微机控制系统的处理器连接，用于与机车微机控制系统的处理器进行通信； 通信板主控电路，用于实现对机车微机控制系统的处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输，该通信板主控电路一端与CPCI通信电路连接；该通信板主控电路另一端与数据接口电路连接； 以及数据接口电路，与机车微机控制系统内各受控单元连接，用于与机车微机控制系统内各受控单元进行通信。
2.根据权利要求1所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于:所述的CPCI通信电路包括: 与机车微机控制系统的处理器连接的CPCI器； 一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控电路连接的CPCI总线桥接芯片。
3.根据权利要求1所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于:所述的通信板主控电路为FPGA芯片电路，该FPGA芯片电路包括--与CPCI总线桥接芯片连接的CPCI总线控制电路，一端与CPCI总线控制电路连接，另一端与数据接口电路连接的HDLC芯片电路以及一端与CPCI总线控制电路连接，另一端与数据接口电路连接的UART芯片电路。
4.根据权利要求1所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于:所述的数据接口电路包括: 与通信板主控电路连接，用于实现电压转换及保护作用的电平转换隔离电路； 以及与机车微机控制系统内各受控单元连接的接口连接器。
【文档编号】G05B19/04GK204166303SQ201420627206
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】马钧钊, 张姣姣 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司