专利名称：用于轨道交通车辆的通信设备及方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通车辆通信技术，尤其涉及一种用于轨道交通车辆的通信设备及方法。
背景技术：
近年来，随着铁路行业的快速发展，现场总线由于其可靠性高、成本低、故障率低等优点使得其应用越来越广泛。现有技术中，轨道交通车辆通常采用两种总线进行通信，其中一种是基于WorldFIP(World Factory Instrument Protocol)进行通信，另外一种是基于设备网(DEVICENET)进行通信。WordFIP是一种用于自动化系统的现场总线，提供现场设备和控制器、以及控制器之间的数字化连接。DEVICENET是一种低成本的通讯总线，它将设备连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。但是，每辆轨道交通车辆仅采用其中的一种通信方式。这样，在某些情况下，可能同一辆轨道交通车辆所采用的通信方式不仅仅是一种，有时采用基于WorldFIP进行通信，有时基于DEVICENET进行通信。这样，就需要对该轨道交通车辆不停地更换通信所需的设备，浪费了大量人力和物力，为工作人员带来很大的不便。
发明内容
本发明提供一种用于轨道交通车辆的通信设备及方法，用以解决现有技术中当所采用的总线不同就需要不停地更换所需的硬件设备的缺陷。本发明实施例提供一种用于轨道交通车辆的通信设备，包括:WorldFIP板卡，与CPU板卡连接，用于接收外部WorldFIP设备发送的WorldFIP通信数据并向所述CPU板卡发送所述WorldFIP通信数据，以及接收所述CPU板卡发送的WorldFIP处理数据并向所述外部WorldFIP设备发送所述WorldFIP处理数据；DEVICENET板卡，与所述CPU板卡连接，用于接收外部DEVICENET设备发送的DEVICENET通信数据并向所述CPU板卡发送DEVICENET通信数据，以及接收所述CPU板卡发送的DEVICENET处理数据并向所述外部DEVICENET设备发送所述DEVICENET处理数据；所述CPU板卡，分别与所述WorldFIP板卡和所述DEVICENET板卡连接，用于识别接收的数据的类型，当所述数据为WorldFIP通信数据时，根据预设规则将所述WorldFIP通信数据转换为所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET板卡，当所述数据为DEVICENET通信数据时，根据所述预设规则将所述DEVICENET通信数据转换为所述WorldFIP处理数据，并将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP板卡。如上所述的用于轨道交通车辆的通信设备,优选地,所述WorldFIP板卡包括:WorldFIP总线网络接口，用于接收所述外部WorldFIP设备发送的所述WorldFIP通信数据并将所述通信数据转发至WorldFIP协议控制器，以及接收所述WorldFIP协议控制器转发的所述WorldFIP处理数据并将所述WorldFIP处理数据发送至所述外部WorldFIP设备；所述WorldFIP协议控制器，用于接收所述WorldFIP总线网络接口发送的所述WorldFIP通信数据并将所述WorldFIP通信数据通过PC104总线提供给所述CPU板卡，以及通过PC104总线接收所述CPU板卡发送的所述WorldFIP处理数据并将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP总线网络接口。如上所述的用于轨道交通车辆的通信设备，优选地，所述DEVICENET包括:DEVICENET总线网络接口，用于接收所述外部DEVICENET设备发送的所述DEVICENET通信数据，并将所述通信数据转发至DEVICENET协议控制器，以及接收所述DEVICENET协议控制器转发的所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据发送至所述外部DEVICENET设备；所述DEVICENET协议控制器，用于接收所述DEVICENET通信数据，并将所述DEVICENET通信数据通过PC104总线提供给所述CPU板卡，以及通过PC104总线接收所述CPU板卡发送的所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET总线网络接口。如上所述的用于轨道交通车辆的通信设备，优选地，所述CPU板卡包括32位微处理器，所述32位微处理器用于将所述WorldFIP通信数据转换为所述DEVICENET处理数据，以及将DEVICENET通信数据转换为所述WorldFIP处理数据。如上所述的用于轨道交通车辆的通信设备，优选地，所述WorldFIP板卡包括FPGA芯片，所述FPGA芯片用于向CPU板卡发送WorldFIP通信数据以及接收所述CPU板卡发送的WorldFIP处理数据。本发明还提供一种采用如上所述的用于轨道交通车辆的通信设备的用于轨道交通车辆的通信方法，包括:所述CPU板卡接收数据；所述CPU板卡判断数据的类型，当所述数据为WorldFIP通信数据时，将所述WorldFIP通信数据转换为所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET板卡，当所述数据为DEVICENET通信数据时，将所述DEVICENET通信数据转换为所述WorldFIP处理数据，并将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP板卡。如上所述的用于轨道交通车辆的通信方法，优选地，在所述CPU板卡接收数据之前，还包括:所述WorldFIP板卡接收外部WorldFIP设备发送的WorldFIP通信数据并向CPU板卡发送所述WorldFIP通信数据。如上所述的用于轨道交通车辆的通信方法，优选地，在所述将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET板卡之后，还包括:所述DEVICENET板卡接收所述CPU板卡发送的所述DEVICENET处理数据并向所述外部DEVICENET设备发送所述DEVICENET处理数据。如上所述的用于轨道交通车辆的通信方法，优选地，在所述CPU板卡接收数据之前，还包括:所述DEVICENET板卡接收外部DEVICENET设备发送的DEVICENET通信数据并向所述CPU板卡发送DEVICENET通信数据。如上所述的用于轨道交通车辆的通信方法，优选地，在所述将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP板卡之后,还包括:所述WorldFIP板卡接收所述CPU板卡发送的所述WorldFIP处理数据并向所述外部WorldFIP设备发送所述WorldFIP处理数据。本发明提供的用于轨道交通车辆的通信设备及方法，通过CPU板卡将WorldFIP通信数据转换为DEVICENET设备可识别的DEVICENET处理数据，以及将DEVICENET通信数据转换为WorldFIP设备可识别的WorldFIP处理数据，实现了 WorldFIP设备与DEVICENET设备之间的通信。
图1为根据本发明实施例一的用于轨道交通车辆的通信设备的结构示意图；图2为根据本发明实施例二的用于轨道交通车辆的通信设备构示意图；图3为根据本发明实施例三的用于轨道交通车辆的通信方法的流程图；图4为根据本发明实施例四的用于轨道交通车辆的通信方法的流程图；图5为根据本发明实施例五的用于轨道交通车辆的通信方法的流程图。
具体实施例方式需要指出的是，下文中将WorldFIP设备发送的原始数据称为WorldFIP通信数据，将WorldFIP通信数据转换成DEVICENET设备能够识别的数据称为DEVICENET处理数据，同样，将DEVICENET设备发送的原始数据称为DEVICENET通信数据，将DEVICENET通信数据转换成WorldFIP设备能够识别的数据称为WorldFIP处理数据。本实施例一提供一种用于轨道交通车辆的通信设备。如图1所示，该用于轨道交通车辆的通信设备100包括=WorldFIP板卡101、DEVICENET板卡102和中央处理器(Central Processing Unit,简称 CPU)板卡 103。其中，WorldFIP板卡101与CPU板卡103连接，用于接收外部WorldFIP设备110发送的WorldFIP通信数据并向CPU板卡103发送WorldFIP通信数据，以及接收CPU板卡103发送的WorldFIP处理数据并向外部WorldFIP设备110发送WorldFIP处理数据。DEVICENET板卡102与CPU板卡103连接，用于接收外部DEVICENET设备120发送的DEVICENET通信数据并向CPU板卡103发送DEVICENET通信数据，以及接收CPU板卡103发送的DEVICENET处理数据并向外部DEVICENET设备120发送DEVICENET处理数据。CPU板卡103分别与WorldFIP板卡101和DEVICENET板卡102连接，用于识别接收的数据的类型，当数据为WorldFIP通信数据时，根据预设规则将WorldFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据，并将DEVICENET处理数据提供给DEVICENET板卡102，当数据为DEVICENET通信数据时，根据预设规则将DEVICENET通信数据转换为WorldFIP处理数据，并将WorldFIP处理数据提供给WorldFIP板卡101。具体实现过程举例如下=WorldFIP通信数据依次包括电流、电压、车速等状态信号，DEVICENET通信数据依次包括司机钥匙、方向、牵引、制动、手柄级位等命令信号。CPU板卡103的随机存储器(Random Access Memory, RAM)分为两块存储区域，其中10200H-102FFH这256个字节用来存储WorldFIP处理数据；10300H-103FFH这256个字节用来存储DEVICENET处理数据。CPU板卡103收到通信数据后，通过接收缓冲区的第一个字节的内容判断数据源，即数据来自WorldFIP板卡101还是DEVICENET板卡102。假设，如果接收数据第一个字节是55H，则该数据来自WorldFIP板卡101，CPU板卡103将随后收到的数据拷贝到10300H开始的DEVICENET处理数据存储区，其数据顺序与WorldFIP通信数据的排列顺序相同；如果接收数据第一个字节是aaH，则该数据来自DEVICENET板卡102，CPU板卡103将随后收到的数据拷贝到10200H开始的WorldFIP处理数据存储区，其数据顺序与DEVICENET通信数据的排列顺序相同。需要指出的是，CPU板卡103对将WolrdFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据之后，数据的内容是不变的。具体来说，假设WorldFIP通信数据代表是的电流为100A，则CPU板卡103将该WorldFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据之后，DEVICENET板卡102根据该DEVICENET处理数据即可获知该电流为100A，并将该IOOA的数据值传送给该轨道交通车辆上的显示屏予以显示。具体地，预设规则可以是根据实际需要进行设定。例如WorldFIP通信数据和DEVICENET通信数据的排列顺序可以根据实际需要进行灵活调整。优选地，CPU板卡103采用32位微处理器，例如现有的X86中央处理单元。该32位微处理器用于将WorldFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据，以及将DEVICENET通信数据转换为WorldFIP处理数据。CPU板卡能够处理大量数据流，可以同时兼容多组数据的处理，实现实时通信。可选地，该CPU板卡还可以采用64位微处理器。根据本实施例一的用于轨道交通车辆的通信设备100，能够实现外部WorldFIP设备110与外部DEVICENET设备120之间的通信。S卩，当WorldFIP发送WorldFIP通信数据时，可以通过该用于轨道交通车辆的通信设备100将WorldFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据，以发送到DEVICENET板卡102进行解码等一些列处理并发送到相关的外部DEVICENET设备120。对于外部DEVICENET设备120也是一样的。这样，给轨道交通车辆带来了很大的便利，不仅实现了轨道交通车辆内部不同设备间的信号交互，而且还能够实现多个轨道交通车辆之间的通信，非常便利。需要指出的是，对于轨道交通车辆来说，发送通信数据以及接收通信数据均是由相应的设备来完成的。例如，发送WorldFIP通信数据和接收WorldFIP处理数据可由外部WorldFIP设备110来完成，相应地，发送DEVICENET通信数据和接收DEVICENET处理数据可由外部DEVICENET设备120来完成。本实施例二对于实施例一的用于轨道交通车辆的通信设备做进一步地说明。如图2所示，本实施例二的用于轨道交通车辆的通信设备100中，可选地WorldFIP板卡101具体包括:WorldFIP总线网络接口 201和WorldFIP协议控制器202。可选地，DEVICENET板卡102具体包括:DEVICENET总线网络接口 203和DEVICENET协议控制器204。其中，WorldFIP总线网络接口 201用于接收外部WorldFIP设备110发送WorldFIP通信数据并将通信数据转发至WorldFIP协议控制器202，以及接收WorldFIP协议控制器202提供的WorldFIP处理数据并将WorldFIP处理数据发送至外部WorldFIP设备110 ；WorldFIP协议控制器202用于接收WorldFIP总线网络接口 201发送的WorldFIP通信数据并将WorldFIP通信数据通过PC (Personal Computer) 104总线提供给CPU板卡103，以及通过PC104总线接收CPU板卡103发送的WorldFIP处理数据并将WorldFIP处理数据提供给WorldFIP总线网络接口 201。可选地，WorldFIP协议控制器202包括FPGA芯片，该FPGA芯片用于向CPU板卡发送WorldFIP通信数据以及接收CPU板卡发送的WorldFIP处理数据。DEVICENET总线网络接口 203用于接收外部DEVICENET设备120发送DEVICENET通信数据并将通信数据转发至DEVICENET协议控制器204，以及接收DEVICENET协议控制器204提供的DEVICENET处理数据并将DEVICENET处理数据发送至外部DEVICENET设备120 ；DEVICENET协议控制器204用于接收DEVICENET通信数据并将DEVICENET通信数据通过PC104总线提供给CPU板卡103，以及通过PC104总线接收CPU板卡发送的DEVICENET处理数据并将DEVICENET处理数据提供给DEVICENET总线网络接口 203。根据本实施例的用于轨道交通车辆的通信设备100，能够实现外部WorldFIP设备110和外部DEVICENET设备120之间的通信，便于各轨道交通车辆之间以及各轨道交通车辆内部的信息交互。本实施例三提供一种采用上述任一实施例中的用于轨道交通车辆的通信设备的用于轨道交通车辆的通信方法，如图3所示，该方法包括:步骤301，CPU板卡接收数据；步骤302，CPU板卡判断数据的类型，当数据为WorldFIP通信数据时，将WorldFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据，并将DEVICENET处理数据提供给DEVICENET板卡，当数据为DEVICENET通信数据时，将DEVICENET通信数据转换为WorldFIP处理数据，并将WorldFIP处理数据提供给WorldFIP板卡。根据本实施例三的用于轨道交通车辆的通信方法，能够实现WorldFIP设备与DEVICENET设备之间的信息交互。本实施例四对实施例三的用于轨道交通车辆的通信方法做更为具体的描述。如图4所示，具体地，步骤401，WorldFIP板卡接收外部WorldFIP设备发送的WorldFIP通信数据并向CPU板卡发送WorldFIP通信数据；步骤402，CPU板卡接收数据；步骤403，CPU板卡判断数据的类型，当识别出所接收的数据为WorldFIP通信数据时，将该WorldFIP通信数据转换为DEVICENET处理数据，并将该DEVICENET处理数据提供给 DEVICENET 板卡；步骤404，DEVICENET板卡接收CPU板卡发送的DEVICENET处理数据并向外部DEVICENET设备发送DEVICENET处理数据。根据本实施例四的用于轨道交通车辆的通信方法，能够将WorldFIP通信数据转换为DEVICENET设备可识别的DEVICENET处理数据，以实现WorldFIP设备和DEVICENET之间的通信。本实施例五对实施例三的用于轨道交通车辆的通信方法做更为具体的描述。如图5所示，具体地，步骤501，DEVICENET板卡接收CPU板卡发送的DEVICENET处理数据并向外部DEVICENET设备发送DEVICENET处理数据；步骤502，CPU板卡接收数据；步骤503，CPU板卡判断数据的类型，当识别出所接收的数据为DEVICENET通信数据时，将该DEVICENET通信数据转换为WorldFIP处理数据，并将该WorldFIP处理数据提供给WorldFIP板卡；步骤504，WorldFIP板卡接收CPU板卡发送的WorldFIP处理数据并向外部WorldFIP设备发送WorldFIP处理数据。根据本实施例五的用于轨道交通车辆的通信方法，能够将DEVICENET通信数据转换为WorldFIP设备可识别的WorldFIP处理数据，以实现DEVICENET设备和WorldFIP之间的通信。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
1.一种用于轨道交通车辆的通信设备，其特征在于，包括: WorldFIP板卡，与CPU板卡连接，用于接收外部WorldFIP设备发送的WorldFIP通信数据并向所述CPU板卡发送所述WorldFIP通信数据，以及接收所述CPU板卡发送的WorldFIP处理数据并向所述外部WorldFIP设备发送所述WorldFIP处理数据； DEVICENET板卡，与所述CPU板卡连接，用于接收外部DEVICENET设备发送的DEVICENET通信数据并向所述CPU板卡发送DEVICENET通信数据，以及接收所述CPU板卡发送的DEVICENET处理数据并向所述外部DEVICENET设备发送所述DEVICENET处理数据； 所述CPU板卡，分别与所述WorldFIP板卡和所述DEVICENET板卡连接，用于识别接收的数据的类型，当所述数据为WorldFIP通信数据时，根据预设规则将所述WorldFIP通信数据转换为所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET板卡，当所述数据为DEVICENET通信数据时，根据所述预设规则将所述DEVICENET通信数据转换为所述WorldFIP处理数据，并将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP板卡。
2.根据权利要求1所述的用于轨道交通车辆的通信设备，其特征在于，所述WorldFIP板卡包括: WorldFIP总线网络接口，用于接收所述外部WorldFIP设备发送的所述WorldFIP通信数据并将所述通信数据转发至WorldFIP协议控制器，以及接收所述WorldFIP协议控制器转发的所述WorldFIP处理数据并将所述WorldFIP处理数据发送至所述外部WorldFIP设备; 所述WorldFIP协议控制器，用于接收所述WorldFIP总线网络接口发送的所述WorldFIP通信数据并将所述WorldFIP通信数据通过PC104总线提供给所述CPU板卡，以及通过PC104总线接收所述CPU 板卡发送的所述WorldFIP处理数据并将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP 总线网络接口。
3.根据权利要求1所述的用于轨道交通车辆的通信设备，其特征在于，所述DEVICENET包括: DEVICENET总线网络接口，用于接收所述外部DEVICENET设备发送的所述DEVICENET通信数据，并将所述通信数据转发至DEVICENET协议控制器，以及接收所述DEVICENET协议控制器转发的所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据发送至所述外部DEVICENET 设备； 所述DEVICENET协议控制器，用于接收所述DEVICENET通信数据，并将所述DEVICENET通信数据通过PC104总线提供给所述CPU板卡，以及通过PC104总线接收所述CPU板卡发送的所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET总线网络接口。
4.根据权利要求1所述的用于轨道交通车辆的通信设备，其特征在于，所述CPU板卡包括32位微处理器，所述32位微处理器用于将所述WorldFIP通信数据转换为所述DEVICENET处理数据，以及将DEVICENET通信数据转换为所述WorldFIP处理数据。
5.根据权利要求2所述用于轨道交通车辆的通信设备，其特征在于，所述WorldFIP协议控制器包括FPGA芯片，所述FPGA芯片用于向CPU板卡发送WorldFIP通信数据以及接收所述CPU板卡发送的WorldFIP处理数据。
6.一种采用根据权利要求1 5中任一项所述的用于轨道交通车辆的通信设备的用于轨道交通车辆的通信方法，其特征在于，包括: 所述CPU板卡接收数据； 所述CPU板卡判断数据的类型，当所述数据为WorldFIP通信数据时，将所述WorldFIP通信数据转换为所述DEVICENET处理数据，并将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET板卡，当所述数据为DEVICENET通信数据时，将所述DEVICENET通信数据转换为所述WorldFIP处理数据，并将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP板卡。
7.根据权利要求6所述的用于轨道交通车辆的通信方法，其特征在于，在所述CPU板卡接收数据之前，还包括: 所述WorldFIP板卡接收外部WorldFIP设备发送的WorldFIP通信数据并向CPU板卡发送所述WorldFIP通信数据。
8.根据权利要求7所述的用于轨道交通车辆的通信方法，其特征在于，在所述将所述DEVICENET处理数据提供给所述DEVICENET板卡之后，还包括: 所述DEVICENET板卡接收所述CPU板卡发送的所述DEVICENET处理数据并向所述外部DEVICENET设备发送所述DEVICENET处理数据。
9.根据权利要求6 所述的用于轨道交通车辆的通信方法，其特征在于，在所述CPU板卡接收数据之前，还包括: 所述DEVICENET板卡接收外部DEVICENET设备发送的DEVICENET通信数据并向所述CPU板卡发送DEVICENET通信数据。
10.根据权利要求9所述的用于轨道交通车辆通信的方法，其特征在于，在所述将所述WorldFIP处理数据提供给所述WorldFIP板卡之后，还包括: 所述WorldFIP板卡接收所述CPU板卡发送的所述WorldFIP处理数据并向所述外部WorldFIP设备发送所述WorldFIP处理数据。
全文摘要
本发明公开了一种用于轨道交通车辆的通信设备及方法，设备包括WorldFIP板卡用于接收外部WorldFIP设备发送的WorldFIP通信数据并向CPU板卡发送WorldFIP通信数据，以及接收CPU板卡发送的WorldFIP处理数据并向外部WorldFIP设备发送WorldFIP处理数据；DEVICENET板卡用于接收外部DEVICENET设备发送的DEVICENET通信数据并向CPU板卡发送DEVICENET通信数据，以及接收CPU板卡发送的DEVICENET处理数据并向外部DEVICENET设备发送DEVICENET处理数据；CPU板卡用于识别接收的数据的类型，并对数据进行相应地转换。根据发明的用于轨道交通车辆的通信设备及方法，能够实现WorldFIP设备和DEVICENET之间的通信。
文档编号B61K7/16GK103209105SQ201210007558
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者宁寿辉 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心