专利名称：控制器局部网应用层协议主站装置的制作方法
技术领域：
本实用新型实施例涉及网络设备，尤其涉及一种控制器局部网应用层协议主站装置。
背景技术：
CANopen协议为控制器局部网(Controller Area Network，以下简称CAN)应用 层协议中的一种，被广泛应用于公共交通运输系统。基于CANopen协议的控制器局部网应 用层协议主站装置(以下简称CANopen主站装置)，是一个用于监控列车运行的实时监控设 备，CANopen主站装置能实时响应外部事件，对列车运行状况进行连续监测，保证不漏采、不 漏检，以便为列车工况监测和故障诊断提供准确的实时信息源。现有技术中的CANopen主站装置通常采用如下方式实现通过标准C语言开发设 计一套用于处理数据和控制列车设备运行的嵌入式系统，实现非抢占式多任务调度机制， 从而满足CANopen主站装置对实时性的要求；同时，采用单片机运行上述嵌入式系统，并通 过将单片机与CAN总线连接进行数据传输，以实现CANopen主站装置对列车中的各个设备 进行实时监控。如上所述，现有技术CANopen主站装置使用的嵌入式系统采用非抢占式多任务调 度机制，并不适合于所有的CANopen通信类型，例如，当CANopen主站装置通过服务数据对 象接口(Service Data Obiect)分段传输或块传输时，会造成优先级更高的通信数据等待， 从而使得CANopen主站装置的实时性较差；同时，单片机无法提供高速率运算，CANopen主 站装置处理数据的速度过慢。因此，现有技术中的CANopen主站装置的可靠性相对较差。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种控制器局部网应用层协议主站装 置，解决现有技术中CANopen主站装置可靠性较差的缺陷，实现提高CANopen主站装置的可靠性。本实用新型提供的技术方案是，一种控制器局部网应用层协议主站装置，包括中 央处理模块，安装有VxWorks系统；总线接口装置，与所述中央处理模块和外部的CAN总线连接，用于在所述中央处 理模块与所述CAN总线间进行协议转换。本实用新型实施例控制器局部网应用层协议主站装置，通过在中央处理模块中嵌 入VxWorks系统，使中央处理模块在基于VxWorks系统的基础上，对总线接口装置传输的数 据进行处理，并通过总线接口装置将中央处理模块生成的控制信息传输给CAN总线，以控 制CANopen主站装置所监控的设备。VxWorks系统是已有的嵌入式系统，具有良好的灵活 性、可扩充性和可移植性，能够有效的满足CANopen主站装置对实时性的要求；并且采用中 央处理模块，使CANopen主站装置具有高速的数据运算速度，确保CANopen主站装置对实时 性的要求，从而提高了 CANopen主站装置的可靠性。[0009]如上所述的控制器局部网应用层协议主站装置，所述中央处理模块采用Eurotech CPU-1452。如上所述的控制器局部网应用层协议主站装置，所述总线接口装置为CAN接口卡，所述CAN接口卡分别与所述中央处理模块和所述CAN总线通信连接；所述CAN接口卡将 所述CAN总线传输的数据进行解码，传输给所述中央处理模块使用；所述CAN接口卡还将所 述中央处理模块编码生成的数据传输给所述CAN总线。如上所述的控制器局部网应用层协议主站装置，为了方便的将中央处理模块与所 述总线接口装置通信连接，所述中央处理模块与所述总线接口装置之间设置有PC/104总 线，通过PC/104总线将所述中央处理模块与所述总线接口装置通信连接。如上所述的控制器局部网应用层协议主站装置，在所述VxWorks系统中，设置有 控制指令发送模块，用于在所述中央处理模块生成控制指令后，将所述控制指令发送给所 述总线接口装置。如上所述的控制器局部网应用层协议主站装置，在所述VxWorks系统中，还设置 有通讯对象分配分配模块，用于对连接在所述CAN总线上的被监控设备的进程数据对象分 配独立的通讯对象地址。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是 本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型控制器局部网应用层协议主站装置的结构示意图；图2为本实用新型控制器局部网应用层协议主站装置中的中央处理模块的结构 示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。图1为本实用新型控制器局部网应用层协议主站装置的结构示意图。如图1所 示，本实施例控制器局部网应用层协议主站装置(以下简称=CANopen主站装置)，包括中 央处理模块1和总线接口装置2。中央处理模块1安装有VxWorks系统。具体而言，本实施例CANopen主站装置采用中央处理模块1对数据进行运算处理， 从而可以有效的提高CANopen主站装置的处理速度，为CANopen主站装置提供高速率运算， 使CANopen主站装置能够实时的进行监控。其中，本实施例中的中央处理模块1可以采用 Eurotech CPU-1452。图2为本实用新型控制器局部网应用层协议主站装置中的中央处理模块的结构示意图，如图2所示，本实施例中的Eurotech CPU-1452主要由一个中间层CPU模 块以及一个PC/104-Plus结构的承载板组成。CPU模块可以采用了Intel 815E芯片集，使用 Intel Celeron 400MHz 处理器，板上可以集成 256MB SDRAM。其中，Eurotech CPU-1452还 可以集成LCD显示、1个10/100Mbps网络接口(Ethernet)、一个IDE接口，两个串口(UART)、 一个USB2. O接口、看门狗定时器和PS/2键盘和鼠标接口等。另外， 中央处理模块1安装的嵌入式系统为VxWorks系统。其中，VxWorks系统是 美国Wind River System公司推出的一个实时操作系统。VxWorks系统能在确定的时间内 执行其功能，并对外部的异步事件作出响应的计算机操作系统。VxWorks系统提供多处理器 间和任务间高效的信号量、消息队列、管道、网络透明的套接字。另外，VxWorks系统的另一 关键特性是硬件中断处理，为了获得最快速可靠的中断响应，VxWorks系统的中断服务程序 ISR有自己的上下文。VxWorks实时操作系统由400多个相对独立的、短小精炼的目标模块 组成，用户可根据需要选择适当模块来裁剪和配置系统，这有效地保证了系统的安全性和 可靠性。VxWorks操作系统具备高效的实时内核，VxWorks实时内核主要包括基于优先级的 任务调度、任务同步和通信、中断处理、定时器和内存管理。VxWorks系统通过运行定时器来 记录任务对CPU的利用率，从而进行有效地调整，合理安排任务的运行，给定适宜的任务属 性。总线接口装置2与中央处理模块1和外部的CAN总线连接，用于在中央处理模块 1与CAN总线间进行协议转换。具体而言，本实施例中的总线接口装置2用于在中央处理模块1和CAN总线之间 进行协议转换传输数据，使中央处理模块1与CAN总线通信连接，从而使CANopen主站装置 能够通过CAN总线对列车上所要监控的设备进行监控。本实施例中的总线接口装置2可以 为CAN接口卡。CAN接口卡分别与中央处理模块1和CAN总线通信连接；CAN接口卡将CAN 总线传输的数据进行解码，传输给中央处理模块1使用；CAN接口卡还将中央处理模块1编 码生成的数据传输给CAN总线。具体的，CAN接口卡将CANopen总线上的的各种数据进行 解码，存入内部RAM中，以供中央处理模块1调用；同时，CAN接口卡还可以读取中央处理模 块1编码生成的用于监控的数据，并将该数据发送到CANopen总线以监控列车上的设备。本实用新型实施例CANopen主站装置，通过在中央处理模块中嵌入VxWorks系 统，使中央处理模块在基于VxWorks系统的基础上，对总线接口装置传输的数据进行处理， 并通过总线接口装置将中央处理模块生成的控制信息传输给CAN总线，以控制CANopen主 站装置所监控的设备。VxWorks有良好的灵活性、可扩充性和可移植性，能够有效的满足 CANopen主站装置对实时性的要求；并且采用中央处理模块，使CANopen主站装置具有高速 的数据运算速度，确保CANopen主站装置对实时性的要求，从而提高了 CANopen主站装置的 可靠性。基于上述技术方案，可选的，为了方便的将中央处理模块1与总线接口装置2通 信连接，本实施例CANopen主站装置中的中央处理模块1与总线接口装置2之间设置有 PC/104总线，通过PC/104总线将中央处理模块1与总线接口装置2通信连接。具体而言，PC/104是工业嵌入式板卡较多采用的一种规格。本实施例CANopen主 站装置采用PC/104总线将中央处理模块1与总线接口装置2通信连接，使用户能够容易 地实现编程和扩充标准的外围设备。这些标准的外围设备包括视频接口、存储设备、键盘、网络接口、串口、并口、数据采集模块及其他一些特殊设备。另外，通过PC/104总线将中央 处理模块1和总线接口装置2连接在一起，使CANopen主站装置的结构更加牢固，从而使 CANopen主站装置可应用到强振动及强撞击等恶劣应用环境中。基于上述技术方案，可选的，在VxWorks系统中，设置有控制指令发送模块(未图 示)，用于在中央处理模块1生成控制指令后，将控制指令发送给总线接口装置2。具体的， 中央处理模块1生成控制指令后，通过VxWorks系统中的控制指令发送模块，将控制指令发 送给总线接口装置2，并通过总线接口装置2将控制指令发送给CAN总线。更进一步的，在VxWorks系统中，还可以设置有通讯对象分配分配模块(未图示)， 用于对连接在CAN总线上的被监控设备的进程数据对象分配独立的通讯对象地址。本实用新型CANopen主站装置，通过基于VxWorks系统的中央处理模块，将控制 指令通过总线接口装置发送给CAN总线，经由CAN总线将控制指令发送给被控设备，实现 CANopen主站装置对列车中所需监控的设备进行实时的监控。CANopen主站装置负责为每 一个监控节点的进程数据对象(PDO)分配独立的通讯对象ID(COB-ID)，起到配置管理列 车中的监控网络的作用。CANopen主站装置还具有监督从站的功能，从而CANopen主站装 置提供了强大的处理能力和计算能力，具备良好的实时性。运行在具有Vxworks操作系统 Eurotech CPU-1452平台上的CANopen主站装置，可以实时稳定地完成CANopen主站装置任 务，并且软件灵活性强，具有良好的可扩充性和可移植性。CANopen主站装置提供相对灵活 的接口，且有效降低使用成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细约说明，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实用新型各实施例技术 方案的精神和范围。
权利要求一种控制器局部网应用层协议主站装置，其特征在于，包括中央处理模块，安装有VxWorks系统；总线接口装置，与所述中央处理模块和外部的CAN总线连接，用于在所述中央处理模块与所述CAN总线间进行协议转换。
2.根据权利要求1所述的控制器局部网应用层协议主站装置，其特征在于，所述中央 处理模块为 Eurotech CPU-1452。
3.根据权利要求1所述的控制器局部网应用层协议主站装置，其特征在于，所述总线 接口装置为CAN接口卡，所述CAN接口卡分别与所述中央处理模块和所述CAN总线通信连 接；所述CAN接口卡将所述CAN总线传输的数据进行解码，传输给所述中央处理模块使用； 所述CAN接口卡还将所述中央处理模块编码生成的数据传输给所述CAN总线。
4.根据权利要求1-3任一所述的控制器局部网应用层协议主站装置，其特征在于，所 述中央处理模块与所述总线接口装置之间设置有PC/104总线，通过PC/104总线将所述中 央处理模块与所述总线接口装置通信连接。
5.根据权利要求4所述的控制器局部网应用层协议主站装置，其特征在于，在所述 VxWorks系统中，设置有控制指令发送模块，用于在所述中央处理模块生成控制指令后，将 所述控制指令发送给所述总线接口装置。
6.根据权利要求4所述的控制器局部网应用层协议主站装置，其特征在于，在所述 Vxfforks系统中，还设置有通讯对象地址分配模块，用于对连接在所述CAN总线上的被监控 设备的进程数据对象分配独立的通讯对象地址。
专利摘要本实用新型提供一种控制器局部网应用层协议主站装置，包括中央处理模块，安装有VxWorks系统；总线接口装置，与所述中央处理模块和外部的CAN总线连接，用于在所述中央处理模块与所述CAN总线间进行协议转换。通过在中央处理模块中嵌入VxWorks系统，对总线接口装置传输的数据进行处理，并通过总线接口装置将中央处理模块生成的控制信息传输给CAN总线，以控制CANopen主站装置所监控的设备，确保CANopen主站装置对实时性的要求，从而提高了CANopen主站装置的可靠性。
文档编号H04L29/06GK201601689SQ200920272450
公开日2010年10月6日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者吴涛, 王延超, 石勇, 马晨普 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心