一种机车车载通用数据通信网关的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种机车车载通用数据通信网关，其包括主控制器板卡、网络扩展板卡、总线转换板卡、电源板卡；主控制器板卡通过PC104总线和以太网总线分别同网络扩展板卡和总线转换板卡连接，用于实现将机车总线数据进行采集处理及转换，并将机车数据信息进行实时存储；网络扩展板卡配置有PC104和PCI两种总线接口，用于实现与多种机车总线网卡的扩展兼容；总线转换板卡用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、以太网通信总线、CAN通信总线输出。该网关应用于车载通信总线实现了将机车多种通信数据的监测、转换处理和本地存储等功能，同时，也实现了以CAN通信总线、RS232和RS485串口通信总线、以太网通信总线中的一种或多种方式通过数据通信接口输出。
【专利说明】一种机车车载通用数据通信网关
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机车车载网关领域，尤其涉及一种可应用于多种机车通信总线的车载通用数据通信网关。
【背景技术】
[0002]车载控制网络技术作为现代机车的关键技术，在世界范围内得到了越来越广泛的应用。目前世界上主要列车电气部件供应商都推出了基于网络的控制系统，比如SIEMENS的SIBAS32铁路自动化通信和控制系统、Bombardier公司的MITRAC列车通信和控制系统、ALSTOM公司的A-GATE控制系统以及日本三菱、东芝公司的TCMS列车控制监视系统等。于此同时，随着用户对车载控制网络的开放性和性价比等要求的提高，以及基于网络的远程诊断与维护、旅客信息与舒适性支持等新需求的提出，TCN列车通信网络、WorldFIP,Lonworks, CAN、工业以太网以及无线网络等技术都在车载控制系统中找到了它们最合适的应用场合，控制网络在列车上的应用将呈现出多种技术并存、相互竞争和融合的局面。但由于现阶段不同型号机车采用总线方式和数据交互方式的差异，以及实际需求中对于通信交互接口的特殊要求，又对这种需求的实现增加了难度。因此，对于一种将多种机车网络总线转换成其它通信总线接口的通用性网关设备的开发变得非常迫切。
【发明内容】
[0003]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机车车载通用数据通信网关，该网关应用于车载通信总线为WorldFIP、MVB、HDLC, CAN的机车上，实现将机车多种通信数据的监测、转换处理和本地存储等功能，同时，也能够实现了以CAN通信总线、RS232和RS485串口通信总线、以太网通信总线中的一种或多种方式通过数据通信接口输出，达到了双向交互和端口可配置。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0005]一种机车车载通用数据通信网关，其特征在于:
[0006]包括主控制器板卡、网络扩展板卡、总线转换板卡、电源板卡；
[0007]所述主控制器板卡通过PC104总线和以太网总线分别同网络扩展板卡和总线转换板卡连接，用于实现将机车总线数据进行采集处理及转换，并将机车数据信息进行实时存储；
[0008]所述网络扩展板卡配置有PC104和PCI两种总线接口，用于实现与多种机车总线网卡的扩展兼容；
[0009]所述总线转换板卡用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、以太网通信总线、CAN通信总线输出。
[0010]所述主控制器板卡采用FPGA芯片作为中央处理器，同时具有PC104总线接口。
[0011]所述网络扩展板卡还包括总线线路驱动器、线路升压器和冗余管理器；所述总线线路驱动器和线路升压器用于通过对所述网络扩展板卡内置总线的功率和电压匹配、调制解调实现网络扩展板卡对机车总线的对接；所述冗余管理器用于实现所述网络扩展板卡与机车总线对接后的信号多路冗余处理。
[0012]进一步的，所述网络扩展板卡预留有多个对外输入接口，用于同时提供WorldFIP、MVB、HDLC、CAN多种机车总线的连接和数据输入并将输入的数据实时传输给主控制器板卡的接口。
[0013]所述总线转换板卡集成有RS232和RS485串口驱动管理模块、CAN总线驱动管理模块、以太网总线驱动管理模块，用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、CAN通信总线、以太网通信总线输出。
[0014]进一步的，所述总线转换板卡还设置有DB9接口、RJ45网络接口、D编码M12接口、USB2.0多种外围数据通信接口。
[0015]所述电源板卡设置有过流电路、过压电路、欠压电路、防雷击浪涌保护电路和稳压电路。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:
[0017](I)接入机车总线网络中不会对机车总线网络通信产生任何不良影响；
[0018](2)实现了对基于PC104和PCI总线接口的WorldFIP、MVB、HDLC、CAN多种机车通信总线板卡的通用连接；
[0019](3)实现了对多种不同机车总线所有数据的监测和采集功能；
[0020](4)能够将采集的数据进行转换处理并以多种不同总线通信接口输出；
[0021](5)该通信网关输出支持CAN、RS232、RS485、以太网；
[0022](6)能够将所有的机车数据信息进行实时本地保存，为实现数据准确溯源分析提供保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型结构示意图；
[0024]图2为本实用新型实例结构示意图一；
[0025]图3为本实用新型实例结构示意图二。
【具体实施方式】
[0026]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。
[0027]本实用新型设计初衷是鉴于:现有的适用于机车的通信网关多为一种输入和一种输出结构网关结构，其只能在一种机车上使用、且以一种固定方式输出；但是为了适应现有机车高速发展的需求，迫切需要开发一种可以在多种机车上使用、多种输出方式的多种输入和多种输出结构的网关。
[0028]因此，本实用新型所述的机车车载通用数据通信网关，如图1所示，其包括主控制器板卡、网络扩展板卡、总线转换板卡以及电源板卡；本数据通信网关摒弃原有网关总线扩展结构方式，各板卡均为采用独立处理器的智能板卡，板卡间通过背板总线进行数据通信交互，很大程度上提升了系统的稳定性、可扩展性和故障冗余性。
[0029]其中:所述主控制器板卡通过PC104总线和以太网总线分别同网络扩展板卡和总线转换板卡连接，用于实现将机车总线数据进行采集处理及转换，并将机车数据信息进行实时存储；如图2所示，所述主控制器板卡采用FPGA芯片作为中央处理器，同时具有PC104总线接口，所述主控制器板卡还可以与其他模块如状态采集电路、温度保护电路、复位电路以及时钟电路、FLASH等连接，用以对消息事件及报警信息等数据进行监测、捕捉、处理及转换功能，并将机车数据信息进行实时存储。
[0030]所述网络扩展板卡配置有PC104和PCI两种总线接口，用于实现与多种机车总线网卡的扩展兼容；该网络扩展板卡是在现有网关单一总线输入接口基础上，增加了WorldFIP, MVB、HDLC, CAN等多种机车总线输入接口功能，实现在多种不同总线机车上兼容使用；所述网络扩展板卡还包括总线线路驱动器、线路升压器和冗余管理器；所述总线线路驱动器和线路升压器用于相互配合，通过对所述网络扩展板卡内置总线的功率和电压匹配、调制解调实现网络扩展板卡对机车总线的对接；所述冗余管理器用于实现所述网络扩展板卡与机车总线对接后的信号多路冗余处理。
[0031]进一步的，所述网络扩展板卡预留有多个对外输入接口，用于同时提供WorldFIP、MVB、HDLC、CAN多种机车总线的连接和数据输入并将输入的数据实时传输给主控制器板卡，可支持具有PC104或PCI总线的WorldFIP、MVB、HDLC、CAN多种机车总线网卡设备，具有极高的通用性和可扩展性。
[0032]所述总线转换板卡用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、以太网通信总线、CAN通信总线输出。该总线转换板卡在现有网关单一总线输出接口基础上，增加了 CAN通信总线、RS232和RS485串口通信总线、以太网通信总线的多种通信总线输出接口功能，实现机车总线数据的多种总线方式输出。
[0033]本总线转换板卡开发了以主处理器为管理调度中心的多智能处理器结构，针对串口总线、以太网通信总线、CAN通信总线等多种输出形式的不同而为每种总线处理制定一个处理器来实现。即所述总线转换板卡集成有RS232和RS485串口驱动管理模块、CAN总线驱动管理模块、以太网总线驱动管理模块，用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、CAN通信总线、以太网通信总线输出，如图3所示。
[0034]进一步的，所述总线转换板卡还设置有DB9接口、RJ45网络接口、D编码M12接口、USB2.0多种外围数据通信接口，其能够将主控制器板卡处理的数据转换成CAN、RS232、RS422、RS485、以太网总线中的一种或多种并通过外围数据通信接口实现双向交互。
[0035]所述电源板卡设置有过流电路、过压电路、欠压电路、防雷击浪涌保护电路和稳压电路、温度监测电路。该电源板卡将现有的各种保护电路都集成进来，保护、监测手段和功能上更加齐备，能够提供高可靠性和高稳定性持续功率不小于120瓦特的5V和12V直流电压。
[0036]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】
1.一种机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 包括主控制器板卡、网络扩展板卡、总线转换板卡、电源板卡； 所述主控制器板卡通过PC104总线和以太网总线分别同网络扩展板卡和总线转换板卡连接，用于实现将机车总线数据进行采集处理及转换，并将机车数据信息进行实时存储； 所述网络扩展板卡配置有PC104和PCI两种总线接口，用于实现与多种机车总线网卡的扩展兼容； 所述总线转换板卡用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、以太网通信总线、CAN通信总线输出。
2.根据权利要求1所述的机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 所述主控制器板卡采用FPGA芯片作为中央处理器，同时具有PC104总线接口。
3.根据权利要求1所述的机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 所述网络扩展板卡还包括总线线路驱动器、线路升压器和冗余管理器；所述总线线路驱动器和线路升压器用于通过对所述网络扩展板卡内置总线的功率和电压匹配、调制解调实现网络扩展板卡对机车总线的对接；所述冗余管理器用于实现所述网络扩展板卡与机车总线对接后的信号多路冗余处理。
4.根据权利要求1所述的机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 所述网络扩展板卡预留有多个对外输入接口，用于同时提供WorldFIP、MVB、HDLC, CAN多种机车总线的连接和数据输入并将输入的数据实时传输给主控制器板卡的接口。
5.根据权利要求1所述的机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 所述总线转换板卡集成有RS232和RS485串口驱动管理模块、CAN总线驱动管理模块、以太网总线驱动管理模块，用于将主控制器板卡的数据通过RS232和RS485串口总线、CAN通信总线、以太网通信总线输出。
6.根据权利要求1所述的机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 所述总线转换板卡还设置有DB9接口、RJ45网络接口、D编码M12接口、USB2.0多种外围数据通信接口。
7.根据权利要求1所述的机车车载通用数据通信网关，其特征在于: 所述电源板卡设置有过流电路、过压电路、欠压电路、防雷击浪涌保护电路和稳压电路。
【文档编号】H04L12/66GK204231391SQ201420765583
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】杜海宾, 姜正, 王超 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司