专利名称：Rs422-gprs通信网关、数据处理方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及一种RS422-GPRS通信网关、数据处理方法和系统。
背景技术：
近年来，RS422接口电路在铁路机车、轻轨、地铁等轨道车辆内部广泛应用，RS422 接口电路标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，特点是低阻抗传输线对电气噪声不敏感、易实现光电隔离、布线简单、传输速率高，传输距离很长，保证了轨道车辆等终端设备内部通信的可靠性和实时性。随着无线通信技术的快速发展，通用分组无线服务(General Packet Radio Service,GPRS)的数据传输方式已经广泛应用，在这种传输方式中，数据被分成一定长度的包即分组，每个包的前面有一个分组头，其中的地址标志指明该分组发往何处，数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接，而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息如目的地址，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去，在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用，由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源，被广泛用于金融、交通等领域的远程数据采集和监测。随着交通领域信息化的发展对轨道车辆等终端设备的监控显得尤为重要，目前处于因特网中的地面控制中心无法与终端设备内部进行数据交互，从而无法对终端设备进行监控。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种RS422-GPRS通信网关、数据处理方法和系统。本发明实施例提供一种RS422-GPRS通信网关，包括RS422接口模块、GPRS模块和AT91SAM7A3处理器，所述AT91SAM7A3处理器分别与所述RS422接口模块和所述GPRS模块相连；所述AT91SAM7A3处理器用于在获知所述RS422-GPRS通信网关接入因特网之后， 根据TCP/IP协议将通过所述RS422接口模块接收的终端设备发送的RS422数据信号封装成IP数据包并发送给所述GPRS模块，所述GPRS模块用于将所述IP数据包封装成GPRS数据包通过GPRS网络发送到控制中心；或者，所述GPRS模块用于对通过GPRS网络接收的控制中心发送的GPRS数据包进行拆解生成IP数据包并发送给所述AT91SAM7A3处理器，所述AT91SAM7A3处理器用于根据 TCP/IP协议对所述IP数据包进行拆解生成RS422数据信号并通过所述RS422接口模块发送给终端设备。
本发明实施例提供一种应用本发明实施例提供的RS422-GPRS通信网关进行的数据处理方法，包括在获知RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，若判断获知接收到RS422数据信号，则根据TCP/IP协议将所述RS422数据信号封装成IP数据包发送给GPRS模块以供封装成GPRS数据包通过GPRS网络发送到控制中心；若判断获知接收到IP数据包，所述IP数据包是GPRS模块对控制中心通过GPRS 网络返回的GPRS数据包进行拆解所获取的，则根据TCP/IP协议将所述IP数据包拆解成 RS422数据信号通过RS422接口模块发送到终端设备。本发明实施例提供一种数据处理系统，包括上述的RS422-GPRS通信网关，以及终端设备和控制中心，所述通信网关与所述终端设备相连接，用于通过GPRS网络对所述终端设备与所述控制中心之间的数据进行交互。本发明实施例提供的RS422-GPRS通信网关、数据处理方法和系统，通过 RS422-GPRS通信网关根据TCP/IP协议对接收到的RS422数据信号或GPRS数据包转换成对应的GPRS数据包或RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了地面中心通过 GPRS网络对具有RS422接口电路的终端设备进行实时监控。
图1为本发明RS422-GPRS通信网关实施例结构示意图；图2为本发明RS422-GPRS通信网关另一实施例结构示意图；图3为本发明RS422-GPRS通信网关又一实施例结构示意图；图4为本发明数据处理方法实施例流程图；图5为本发明数据处理系统实施例结构示意图。
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做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。本发明针对现有技术中缺少具有RS422接口电路的终端设备无法通过GPRS网络与控制中心进行数据交互，从而无法实现控制中心对终端设备进行监控等缺陷，提出了一种解决方案即通过RS422-GPRS通信网关根据TCP/IP协议对接收到的RS422数据信号或 GPRS数据包转换成对应的GPRS数据包或RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了地面中心通过GPRS网络对具有RS422接口电路的终端设备进行实时监控。图1为本发明RS422-GPRS通信网关实施例结构示意图，如图1所示，该网关包括RS422 接口模块 11、GPRS 模块 12 和 AT91SAM7A3 处理器 13，其中，AT91SAM7A3 处理器13分别与RS422接口模块11和GPRS模块12相连，AT91SAM7A3处理器13用于在获知网关接入因特网之后，根据TCP/IP协议将通过RS422接口模块11接收的终端设备发送的 RS422数据信号封装成IP数据包并发送给GPRS模块12，GPRS模块12用于将IP数据包封装成GPRS数据包通过GPRS网络发送到控制中心；或者，GPRS模块12用于对通过GPRS网络接收的控制中心发送的GPRS数据包进行拆解生成IP数据包并发送给AT91SAM7A3处理器13，AT91SAM7A3处理器13用于根据TCP/IP协议对IP数据包进行拆解生成RS422数据信号并通过RS422接口模块11发送给终端设备。具体地，AT91SAM7A3处理器属于AT91系列ARM微处理器，内部包括256K字节高速闪存，3 (字节高速内存，电池模块，定时器，2个同步串行外设接口 SPI接口，3个串口 UART，AT91SAM7A3处理器13通过UARTl与RS422接口模块11相连，并通过UART2与GPRS 模块12相连，其中，AT91SAM7A3处理器13上UARTl的串口接收端RXl与RS422接口模块 11中的发送接口电路相连，AT91SAM7A3处理器13通过RXl接收终端设备通过RS422接口模块11中的发送接口电路发送的RS422数据信号；UARTl上的串口发送端TXl与RS422接口模块11中的接收接口电路相连，终端设备通过RS422接口模块11中的接收接口电路接收 AT91SAM7A3处理器13通过TXl发送的RS422数据信号。AT91SAM7A3处理器13上的UART2 通过输入输出端口 I/O 口为GPRS模块12提供电源和AT指令信号和GPRS模块12进行通信，I/O 口具体包括数据载波检测(Data Carrier Detect, D⑶)接口信号、数据终端准备 (Data Terminal Ready, DTR)接口信号、数据准备(Data Set Ready, DSR)接口信号、请求发送(Request To Send，RTS)接口信号和清除发送(Clear To Send，CTS)接口信号。现有技术中控制中心处于因特网中，因此，本发明实施例提供的RS422-GPRS通信网关需要先接入因特网内才能进行终端设备与控制中心之间的数据交互，随着现代计算机通信技术的发展，根据具体的应用情况依据不同的协议标准将网关接入因特网的方式有很
^^ ο优选地，将RS422-GPRS通信网关接入因特网的具体过程可以通过AT91SAM7A3处理器13根据PPP协议控制GPRS模块12来完成因特网的接入，具体地，网关在未接入因特网之前是不具备IP地址的，IP地址是由网络提供商根据链接请求并对网关的身份进行验证后动态的分配IP地址，而控制中心的公网IP地址或域名一般都是固定的，因此，在 AT91SAM7A3处理器13中存储控制中心固定的公网IP地址或固定的域名以及PPP协议， GPRS模块12中插入用于身份验证的SIM卡，并对GPRS模块12进行一些参数设置包括通信波特率、接入网关等，AT91SAM7A3处理器13根据PPP协议通过向GPRS模块12发送AT命令集控制GPRS模块12向设置的接入网关比如GPRS网关GGSN发起PPP呼叫请求，GGSN对 GPRS模块12进行身份验证后给GPRS模块12分配IP地址即将RS422-GPRS通信网关接入因特网。AT91SAM7A3处理器13在获知将RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，若通过 RS422接口模块11接收到终端设备发送的RS422数据信号，则根据内嵌的TCP/IP协议将 RS422数据信号加上IP数据包头打包成IP数据包后通过I/O 口发送给GPRS模块12，由于因特网内所有的数据都是以IP数据包的格式进行传输，因此，在AT91SAM7A3处理器13内部嵌入TCP/IP协议对数据进行处理，TCP/IP协议包括数据链路层、互联网层、传输层和应用层，其中，应用层用于处理特定的应用程序，传输层用于提供端到端的可靠通信，互联网层用于寻址、定址、数据打包和安排路径，数据链路层用于数据帧的发送和接收，需要注意的是，在应用要求高的场合，需要嵌入完整的TCP/IP协议，但是根据具体的应用场合比如存储空间有限的情况，可以对TCP/IP协议进行合理的剪裁即合理化的简化协议。GPRS模块 12对IP数据包添加帧头帧尾封装成GPRS数据包并进行调制通过射频天线发送到GPRS网络中的网关支持节点GGSN，GGSN将GPRS数据包转换成IP数据包后发送到因特网内的控制中心，使控制中心能够根据从终端设备上采集的数据信号实时获取终端设备的情况，或者， 控制中心向终端设备发送控制信号，该控制信号经过GGSN的处理转换成GPRS数据包通过 GPRS网络到达GPRS模块12，GPRS模块12通过射频天线接收控制中心发送的GPRS数据包并对GPRS数据包进行解调，然后去掉GPRS数据包的帧头和帧尾形成IP数据包通过I/O 口发送给AT91SAM7A3处理器13，AT91SAM7A3处理器13根据内嵌的TCP/IP协议对IP数据包进行拆包转换成RS422数据信号通过RS422接口模块11发送给终端设备，实现了控制中心对终端设备的监控。本实施例提供的RS422-GPRS通信网关，通过在RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，根据TCP/IP协议对接收到的RS422数据信号或GPRS数据包转换成对应的GPRS数据包或RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了地面中心通过GPRS网络对具有 RS422接口电路的终端设备进行实时监控。图2为本发明RS422-GPRS通信网关另一实施例结构示意图，如图2所示，基于图 1所示，该网关还包括电源模块14，用于为GPRS模块12和AT91SAM7A3处理器13供电，具体地，电源模块14外接DCMV电源，通过ZUS15M05模块转化为DC5V为AT91SAM7A3处理器13供电以及通过AS1117M3模块转化为DC3. 3V为GPRS模块12供电，因此，AT91SAM7A3 处理器13中的电源可以作为备用电源。图3为本发明RS422-GPRS通信网关又一实施例结构示意图，如图3所示，基于图 2所示，该网关还包括RS232接口模块15，与AT91SAM7A3处理器13相连，AT91SAM7A3处理器13还用于通过RS232接口模块15接收为网关配置的工作参数并进行存储，具体地， AT91SAM7A3处理器13上UART3与RS232接口模块15相连，AT91SAM7A3处理器13通过 UART3接收外部计算机通过RS232接口模块15发送的为网关配置的工作参数，不同的应用场合网关中的工作参数比如控制中心的IP地址、波特率等的配置不同，可以根据需要灵活进行调整。基于上述实施例，进一步地，AT91SAM7A3处理器13还用于通过软件狗进行监控， 以便执行程序出现错误时对网关进行自动上电复位，使网关工作稳定可靠。图4为本发明数据处理方法实施例流程图，如图4所示，该方法包括步骤100，AT91SAM7A3处理器获知RS422-GPRS通信网关接入因特网；步骤101，判断所接收的数据信号的是否为RS422数据信号，若是，则执行步骤 102，若否，则执行步骤103 ；步骤102，若判断获知接收到RS422数据信号，则根据TCP/IP协议将RS422数据信号封装成IP数据包发送给GPRS模块以供封装成GPRS数据包通过GPRS网络发送到控制中心；步骤103，若判断获知接收到IP数据包，其中，IP数据包是GPRS模块对控制中心通过GPRS网络返回的GPRS数据包进行拆解所获取的，则根据TCP/IP协议将IP数据包拆解成RS422数据信号通过RS422接口模块发送到终端设备。本方法实施例是基于上述实施例提供的RS422-GPRS通信网关实现的，具体处理流程可以参见上述装置实施例，此处不再赘述。本实施例提供的数据处理方法，通过在RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，根据TCP/IP协议对接收到的RS422数据信号或GPRS数据包转换成对应的GPRS数据包或 RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了地面中心通过GPRS网络对具有RS422 接口电路的终端设备进行实时监控。基于上述实施例，若AT91SAM7A3处理器通过GPRS模块检测到GPRS网络信号较弱，则对RS422数据信号进行缓存处理等待发送。基于上述实施例，若AT91SAM7A3处理器通过软件狗监控获知执行程序出现错误， 则对网关进行自动复位。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。图5为本发明数据处理系统实施例结构示意图，如图5所示，该系统包括 RS422-GPRS通信网关1，以及终端设备2和控制中心3，其中，RS422-GPRS通信网关1与终端设备2相连接，用于通过GPRS网络对终端设备2与控制中心3之间的数据进行交互，其中，RS422-GPRS通信网关1可以为本发明实施例提供的RS422-GPRS通信网关，本实施例提供的数据处理系统中各装置的功能和处理流程，可以参见上述方法和装置实施例，此处不再赘述。本实施例提供的数据处理系统，通过在RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，根据TCP/IP协议对接收到的RS422数据信号或GPRS数据包转换成对应的GPRS数据包或 RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了地面中心通过GPRS网络对具有RS422 接口电路的终端设备进行实时监控。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精神和范围。
权利要求
1.一种RS422-GPRS通信网关，其特征在于，包括RS422接口模块、GPRS模块和AT91SAM7A3处理器，所述AT91SAM7A3处理器分别与所述 RS422接口模块和所述GPRS模块相连；所述AT91SAM7A3处理器用于在获知所述RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，根据 TCP/IP协议将通过所述RS422接口模块接收的终端设备发送的RS422数据信号封装成IP 数据包并发送给所述GPRS模块，所述GPRS模块用于将所述IP数据包封装成GPRS数据包通过GPRS网络发送到控制中心；或者，所述GPRS模块用于将通过GPRS网络接收的控制中心发送的GPRS数据包进行拆解生成IP数据包并发送给所述AT91SAM7A3处理器，所述AT91SAM7A3处理器用于根据TCP/ IP协议对所述IP数据包进行拆解生成RS422数据信号并通过所述RS422接口模块发送给终端设备。
2.根据权利要求1所述的RS422-GPRS通信网关，其特征在于，所述RS422-GPRS通信网关接入因特网包括AT91SAM7A3处理器控制所述GPRS模块将所述RS422-GPRS通信网关接入因特网。
3.根据权利要求1所述的RS422-GPRS通信网关，其特征在于，还包括电源模块，用于为所述GPRS模块和所述AT91SAM7A3处理器供电。
4.根据权利要求1至3任一项所述的RS422-GPRS通信网关，其特征在于，还包括RS232接口模块，与所述AT91SAM7A3处理器相连，所述AT91SAM7A3处理器还用于通过所述RS232接口模块接收为网关配置的工作参数并进行存储。
5.根据权利要求1至3任一项所述的RS422-GPRS通信网关，其特征在于，所述 AT91SAM7A3处理器还用于通过软件狗进行监控，以便执行程序出现错误时对网关进行自动复位。
6.一种应用如权利要求1至5任一所述的RS422-GPRS通信网关进行的数据处理方法， 其特征在于，包括在获知RS422-GPRS通信网关接入因特网之后，若判断获知接收到RS422数据信号，则根据TCP/IP协议将所述RS422数据信号封装成IP数据包发送给GPRS模块以供封装成GPRS 数据包通过GPRS网络发送到控制中心；若判断获知接收到IP数据包，所述IP数据包是GPRS模块对控制中心通过GPRS网络返回的GPRS数据包进行拆解所获取的，则根据TCP/IP协议将所述IP数据包拆解成RS422 数据信号通过RS422接口模块发送到终端设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括若通过GPRS模块检测到GPRS网络信号较弱，则对所述RS422数据信号进行缓存处理等待发送。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，还包括若通过软件狗监控获知执行程序出现错误，则对网关进行自动复位。
9.一种数据处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的RS422-GPRS通信网关，以及终端设备和控制中心，所述RS422-GPRS通信网关与所述终端设备相连接，用于通过GPRS网络对所述终端设备与所述控制中心之间的数据进行交互。
全文摘要
本发明提供一种RS422-GPRS通信网关、数据处理方法和系统，其中，该网关包括RS422接口模块、GPRS模块和AT91SAM7A3处理器，AT91SAM7A3处理器用于根据TCP/IP协议对接收的RS422数据信号或IP数据包的格式进行转换并发送，GPRS模块用于将接收的IP数据包或GPRS数据包的格式进行转换并发送。通过本发明提供的RS422-GPRS通信网关、数据处理方法和系统，实现了地面中心通过GPRS网络对具有RS422接口电路的终端设备进行实时监控。
文档编号H04W88/16GK102316520SQ201110253370
公开日2012年1月11日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者刘鹏, 金晓宇, 陈玉飞 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心