基于can总线的列车通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子通信领域，涉及一种基于CAN总线的列车通信系统。
【背景技术】
[0002]基于CAN总线的列车通信系统的数据通信网络主要用于传输列车运行时的控制命令、状态、管理信息。以及故障诊断及显示信息等。随着世界铁路市场需求的变化和技术的进步，铁路机车车辆工业对车载数据通信网提出了新的需求，以期建立一个用于铁路设备的标准数据通信平台。为此，国际电工委员会(IEC)历经10年的努力，制订了列车通信网(Train Communicat1n Network)国际标准，简称TCN标准。TCN将整个基于CAN总线的列车通信系统的各层次以及各层次的各单元连接起来，作为系统信息交换和共享的渠道，从而实现全列车环境下的信息交换。列车通信网的应用，使得列车控制系统真正成为一个分布式控制系统，并为列车系统的信息化打下了基础。
[0003]按照TCN标准，列车通信网一般可由连接各个车辆的通信主干网和连接车辆(或固定编组的车辆单元)内部各种设备的通信子网组成。TCN标准中通常将列车主干网称为绞线式列车总线WTB (Wired Train Bus)，而将列车通信子网称为多功能车辆总线MVB (Multifunct1n Vehicle Bus)。图1给出了由这两种总线构成的列车通信网的网络拓扑结构。
[0004]在TCN所定义的MVB设备类型中，有一类设备是没有处理器的，主要用于连接简单的传感器和执行器的现场设备，一般只参与过程数据的传输，不参与消息通信。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术所存在的不足，本发明公开了一种基于CAN总线的列车通信系统。
[0006]本发明所述基于CAN总线的列车通信系统，包括单片机，以及与单片机连接的光电隔离模块，所述光电隔离模块与CAN总线收发器连接，还包括与单片机连接的总线驱动模块和译码电路，所述总线驱动模块连接列车数据总线，并与译码电路连接，所述译码电路连接存储装置和列车数据总线。
[0007]具体的，所述单片机为SJA1000。
[0008]具体的，所述列车数据总线为PC104总线。
[0009]具体的，还包括为单片机和光电隔离模块供电的DC/DC电源。
[0010]具体的，所述CAN总线收发器为82C250。
[0011]本发明所述基于CAN总线的列车通信系统，利用CAN总线在数据采集方面的简单性以及数据通信方面的实时性和灵活性，可以方便地对现场控制设备及各类传感器进行信息传输控制及状态数据的采集，从而简化车辆总线的功能。
【附图说明】
[0012]图1示出本发明的一种【具体实施方式】结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0014]本发明所述基于CAN总线的列车通信系统，包括单片机，以及与单片机连接的光电隔离模块，所述光电隔离模块与CAN总线收发器连接，还包括与单片机连接的总线驱动模块和译码电路，所述总线驱动模块连接列车数据总线，并与译码电路连接，所述译码电路连接存储装置和列车数据总线。
[0015]在TCN网络中，CAN总线节点主要实现现场数据采集和数据通信两个功能，其中现场数据的采集是在基于CAN总线的列车通信系统中，将车辆总线上挂接的智能现场控制设备(即功能控制单元)的功能进一步分散化，即将其分成现场控制单元(设备)和现场I /O采集模块，并用CAN总线将其连成现场总线网络。其中现场控制单元是连接车辆总线和CAN总线的网关，I / O模块一方面对现场传感器信号进行采集及处理，并通过CAN总线接口输出至现场控制单元:另一方面又将通过车辆总线传输下来的控制命令等输出至相应的执行机构。I / O模块在某种程度上相当于为控制单元提供的带CAN总线接口的远端数据采集模块。
[0016]本系统中用于通信控制CAN的总线节点由CAN通信接口模块与CPU模块(系统)组成。其中PC / 104CAN通信接口模块是一块采用PC / 104总线的CAN通信接口卡，其功能主要是实现数据帧的收发及处理。PC / 104CAN模块与PC / 104总线的CPU模块连接在一起可构成基于PC / 104总线的CAN总线通信节点。其中PC / 104 CAN模块的硬件结构如图1所示。
[0017]所有的CAN节点均通过CAN通信接口向总线上发送数据，并接收与自己相关的总线数据，同时可将采集节点采集的数据传送到监测节点，并将监测节点的控制命令发送到每个采集节点，从而完成整个现场总线网络中的数据交换。在总线通讯接口中，CAN通讯控制器选用SJA1000，CAN总线驱动器则选用82C250。
[0018]图1中SJA1000控制器左侧的地址总线通过74LS245连接到PC104总线，而左侧的控制总线连接到GAL20V8的译码电路，右侧通过两个高速光耦器件6N137的隔离与CAN总线驱动器82C250相接.然后通过一个I)B9的通信接口插头座接人CAN通信传输介质。
[0019]SJA1000控制器所提供的微处理接口信号主要有ADO?AD7共8根地址数据总线和ALE、CS、RD、WR、RST、MODE、RST和INT，控制器的数据和地址是分时复用线，其中MODE为接口方式选择信号，可选用INTEL方式和MOTOROLA方式。其中INTEL方式对于目前流行的单片机提供了方便快捷的直接接口，但是，对于PC104总线来说.其地址线和数据线是分开的，因此，如何将SJA1000的微处理器接口和PC104总线相连接是电路设计需重点解决的一个关键问题。为了增强PC104。管线的数据驱动能力，本设计采用74LS245来连接SJA1000的数据总线。同时用GAL作为接口逻辑转换电路。并利用GAL器件对信号的转换功能来协调PC104总线与外围器件之间信号线的不兼容性。CPU送来的控制线和地址线信号可作为GAL的输入信号，然后在GAL器件内部按一定的逻辑关系进行组合。从而将生成的一组新的输出功能信号作为接口控制信号送到SJA1000、74LS245、6264，另外，还要考虑这些输出信号的I / O端口地址。所以，问题的关键是要找到GAL的输入与输出关系.为此，首先应分析GAL两侧的信号:其中GAL20V8输入信号是来自系统总线的SAO?SA9、1R、1ff和来自SJA1000的INT ;输出信号主要是面向SJA1000的WR、RD、RST、CS、ALE和总线上的IRQ。因此，可利用一片GAL16V8通过编程用作译码器，以将6264的8KB地址唯一地确定为F0000H — FlFFHL这种译码程序的设计可以是多种多样的，只要对全部余下的高位地址线进行处理，就可以唯一地实现所要求的存储器地址范围。这种译码连接方式称为全地址译码连接。在分析了 GAL器件的这些输入/输出信号之后，即可根据各芯片信号线的要求及端口地址的分配情况来进行相应逻辑信号的译码控制。
[0020]前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.基于CAN总线的列车通信系统，其特征在于，包括单片机，以及与单片机连接的光电隔离模块，所述光电隔离模块与CAN总线收发器连接，还包括与单片机连接的总线驱动模块和译码电路，所述总线驱动模块连接列车数据总线，并与译码电路连接，所述译码电路连接存储装置和列车数据总线。2.如权利要求1所述的基于CAN总线的列车通信系统，其特征在于，所述单片机为SJAlOOO ο3.如权利要求1所述的基于CAN总线的列车通信系统，其特征在于，所述列车数据总线为PC104总线。4.如权利要求1所述的基于CAN总线的列车通信系统，其特征在于，还包括为单片机和光电隔离模块供电的DC/DC电源。5.如权利要求1所述的基于CAN总线的列车通信系统，其特征在于，所述CAN总线收发器为82C250。
【专利摘要】基于CAN总线的列车通信系统，包括单片机，以及与单片机连接的光电隔离模块，所述光电隔离模块与CAN总线收发器连接，还包括与单片机连接的总线驱动模块和译码电路，所述总线驱动模块连接列车数据总线，并与译码电路连接，所述译码电路连接存储装置和列车数据总线。本发明所述基于CAN总线的列车通信系统，利用CAN总线在数据采集方面的简单性以及数据通信方面的实时性和灵活性，可以方便地对现场控制设备及各类传感器进行信息传输控制及状态数据的采集，从而简化车辆总线的功能。
【IPC分类】H04L12/40, B61L27/00
【公开号】CN105634891
【申请号】CN201410575919
【发明人】史军
【申请人】史军
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月25日