专利名称：一种用于机车的worldfip数据记录单元及其工作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于W0RLDFIP网络技术的机车车辆的网络控制装置，尤其 涉及一种用于机车的W0RLDFIP数据记录单元及其工作方法。
背景技术：
W0RLDFIP网络是一种专门为机车车辆总线设计的网络，目前已成为一种在国外和 国内大量使用的高可靠性现场总线网络，是IEC61375-3标准的一个重要组成部分，但由于 专业性强，对外接口还不是特别方便。数据记录仪是目前机车车辆上逐渐广泛应用的一个数据存储设备，一般放置在司 机室内，方便维护人员对数据进行下载和分析。当车辆回库后，维护人员可以下载存储在数 据记录仪上的故障以及车辆运行的文件，并借助相关的上位机分析软件进行对整车的运行 情况做相关的判断和分析。虽然各个厂家生产的数据记录单元结构不一样，但都遵循方便安装和维护、方便 下载数据进行分析的原则。不过，由于机车车辆的特殊应用性，很多的核心技术被国外垄 断，导致国外的数据记录仪价格十分昂贵。而且，国外的数据记录仪结构和功能上均不能完 全满足用户需求，很多用户的需求很多，需要记录单元的可扩展性能，需要对数据记录单元 接口进行更改，可国外厂家从来不满足用户的需求。因此，发明一种价格低、实用性强，功能 完善的机车车辆用数据记录单元十分必要。
发明内容为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种价格低、实用性强的用 于机车的W0RLDFIP数据记录单元及其工作方法。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种用于机车的W0RLDFIP数据记录单元，包括W0RLDFIP协议控制器、W0RLDFIP 总线收发器和W0RLDFIP变压器隔离器，所述的W0RLDFIP协议控制器通过内部总线依 次与W0RLDFIP总线收发器、W0RLDFIP变压器隔离器和W0RLDFIP总线双向连接；所述 的TORLDFIP协议控制器还通过内部总线依次与高速单片机、PC104总线接口双向连接， 所述的PC104总线接口与PC104X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，所述 的PC104X86接口卡的PC104输出端与数据存储单元的输入端连接；所述的高速单片机是 C8051F040处理器，所述的PC104X86接口卡是x86的PC104CPU板卡。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1、由于本实用新型采用的PC104通讯方式是目前应用广泛的通讯方式之一，具有 接口简单、价格低廉、调试方便、性能可靠、而且在通信速率上完全和W0RLDFIP网络匹配等 优点。特别是在机车车辆、电厂等领域，具有数据记录的实时性高、响应时间快等特点，将 PC104总线与W0RLDFIP总线技术结合起来，将专用的W0RLDFIP数据流变换为通用的PC104 总线数据。PC104X86接口卡在工业控制领域被广泛应用，其扩展性能强，对数据存储单元的扩展十分方便，而且也支持键盘、显示屏和鼠标等接口的接入，方便了系统的调试。本实用 新型将机车车辆领域专用的W0RLDFIP总线机制和有着广泛应用基础的PC104X86接口卡以 及相关的数据存储单元相结合，创造出了一种新型的基于W0RLDFIP接口的数据记录单元， 对于实现机车车辆的数据记录单元的推广具有十分重要的意义，具有可靠性、灵活性、通用 性、成本低等优点。2、由于本实用新型采用的PC104X86接口卡具有很强的扩展性能，可根据客户的 不同需求进行数据记录单元的功能扩展，具体可以实现的功能包括第一，可以根据用户的 数据通信的数据量特点进行数据存储单元的容量扩展；第二，可以根据用户对数据存储的 安全性能等级要求进行对存储部分的加固；第三，可以根据用户对某些特殊数据的采集要 求进行数据采集卡的扩展，比如客户需要采集2路数字输入量，数据记录单元可以根据客 户的需求扩展数字量输入的采集接口卡。如果客户需要2路的速度信号采集和记录，数据 记录单元可以根据客户的需求扩展模拟量的采集接口卡。本实用新型所需要实现的功能成 为机车系统的一个部分，使对机车领域不熟悉不具备W0RLDFIP总线研发能力的厂商，能将 自己的产品快速的推向铁路市场。所以本实用新型非常适合于机车车辆的应用领域中广泛 推广。
本实用新型仅有附图1张，其中图1为用于机车的W0RLDFIP数据记录单元的结构原理图。图中1、高速单片机，2、W0RLDFIP协议控制器，3、W0RLDFIP总线收发器，4、 W0RLDFIP变压器隔离器，5、PC104总线接口，6、PC104X86接口卡，7、数据存储单元。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，一种用于机车的 W0RLDFIP数据记录单元，包括W0RLDFIP协议控制器2、W0RLDFIP总线收发器3和W0RLDFIP 变压器隔离器4，所述的W0RLDFIP协议控制器2通过内部总线依次与W0RLDFIP总线收发器 3、W0RLDFIP变压器隔离器4和W0RLDFIP总线双向连接；所述的W0RLDFIP协议控制器2还 通过内部总线依次与高速单片机1、PC104总线接口 5双向连接，所述的PC104总线接口 5 与PC104X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，所述的PC104X86接口卡的PC104 输出端与数据存储单元7的输入端连接；所述的高速单片机1是C8051F040处理器，所述的 PC104X86 接口卡 6 是 x86 的 PC104CPU 板卡。本实用新型的工作方法，包括以下步骤A、W0RLDFIP总线收发器3将W0RLDFIP协议控制器2送来的数字信号转换成曼彻 斯特信号，经W0RLDFIP变压器隔离器4送出，或者将W0RLDFIP变压器隔离器4送来的曼彻 斯特网络信号解码为数字信号，送入W0RLDFIP协议控制器2 ；B、W0RLDFIP协议控制器2将高速单片机1要传输的变量MPC或消息MSG打包成 W0RLDFIP网络协议规定的数据流送到W0RLDFIP总线收发器3或者将W0RLDFIP总线收发器 3送来的信号解析成标准数据并存储起来；C、高速单片机1负责控制W0RLDFIP协议控制器2的工作时序和PC104数据流的
4生成，并负责电压监视、软件狗和/或工作电源的控制；D、PC104总线接口 5是PC104总线的对外接口电路，它将外总线信号解调成PC104 总线的数据流，将数据传送给高速单片机1进行数据处理，并将其生成的PC104信号送到 PC104总线接口 5生成符合PC104总线通讯的信号与PC104X86接口卡6通信，PC104X86接 口卡6将数据处理后交由数据存储单元7进行存储和记录。下面对本实用新型的工作方法作进一步地说明PC104总线接口 5通过内部总线连接到高速单片机1上，完成高速单片机1同 PC104总线上各设备的通信，W0RLDFIP总线收发器3的结构由单元功能电路组成，它将 W0RLDFIP协议控制器2送来的数字信号转换成曼彻斯特信号，经W0RLDFIP变压器隔离器 4送出，或者将W0RLDFIP变压器隔离器4送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入 W0RLDFIP协议控制器2中。W0RLDFIP协议控制器2负责将高速单片机1要传输的变量MPC 或消息MSG打包成W0RLDFIP网络协议规定的数据流送到W0RLDFIP总线收发器4或者将 W0RLDFIP总线收发器4送来的信号解析成标准数据并存入自身的缓存区，随之引发中断请 求信号，以供高速单片机1读取。高速单片机1负责控制W0RLDFIP协议控制器2的工作时 序和PC104数据流的生成，以及电压监视、软件狗和/或工作电源的控制。PC104总线接口 5是PC104总线与PC104X86接口卡的接口电路，它将外W0RLDFIP总线信号解调成PC104控 制器的数据流，供PC104X86接口卡6和数据存储单元7进行处理并进行相关的数据记录。 W0RLDFIP总线收发器3和W0RLDFIP变压器隔离器4为两组，其中一组作为冗余接口连接到 W0RLDFIP冗余总线上。所述的各模块间通过内部总线双向通信。目前，所有的地铁轻轨以及机车车辆均有数据记录单元，但是，由于W0RLDFIP总 线的专用性，很多厂家不能提供具有W0RLDFIP接口的数据记录单元，而且该项技术被国外 一直垄断，该发明基于自制研制的技术，将机车车辆专用的总线技术与工业控制领域的专 用技术相互结合，研制出的机车车辆专用的W0RLDFIP数据记录单元具有广泛的推广应用 价值。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发明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. 一种用于机车的W0RLDFIP数据记录单元，包括W0RLDFIP协议控制器(2)、W0RLDFIP 总线收发器(3)和W0RLDFIP变压器隔离器(4)，所述的W0RLDFIP协议控制器(2)通过内部 总线依次与W0RLDFIP总线收发器(3)、W0RLDFIP变压器隔离器(4)和W0RLDFIP总线双向连 接；其特征在于所述的W0RLDFIP协议控制器(2)还通过内部总线依次与高速单片机(1)、 PC104总线接口(5)双向连接，所述的PC104总线接口(5)与PC104X86接口卡的PC104总 线通过内部总线双向连接，所述的PC104X86接口卡的PC104输出端与数据存储单元(7)的 输入端连接；所述的高速单片机(1)是C8051F040处理器，所述的PC104X86接口卡(6)是 x86 的 PC104CPU 板卡。
专利摘要本实用新型公开了一种用于机车的WORLDFIP数据记录单元包括WORLDFIP协议控制器、WORLDFIP总线收发器和WORLDFIP变压器隔离器，WORLDFIP协议控制器通过内部总线依次与高速单片机、PC104总线接口双向连接，PC104总线接口与PC104X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，PC104X86接口卡的输出端与数据存储单元的输入端连接。本实用新型的高速单片机负责控制WORLDFIP协议控制器的工作时序和PC104数据流的生成，PC104X86接口卡将数据处理后交由数据存储单元进行存储和记录。本实用新型具有可靠性、灵活性、通用性、成本低等优点。
文档编号H04L29/06GK201789518SQ201020540968
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者吴涛, 张岩峰, 张永军 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心