专利名称：Rs422-can通信网关和轨道车辆控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及信号处理技术，尤其涉及一种RS422-CAN通信网关和轨道车辆控制系统。
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的各终端设备广泛应用，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，而且RS422接口电路为全双工通信方式，能够支持多机通信，保证了各终端设备通信的可靠性和实时性。随着交通安全等多方面的应用需要，对轨道车辆内部各终端设备的监控显得尤为重要。目前，轨道车辆内的控制中心一般采用直通导线式的控制方式对各终端设备进行分散控制。由于直通导线式的控制方式导线数量极多，从而导致接点处发生故障的几率很大，因此，系统的可靠性很低，故障率高，维修难度很大。
实用新型内容针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例提供一种RS422-CAN通信网关和轨道车辆控制系统。本实用新型一方面提供一种RS422-CAN通信网关，包括根据RS422-CAN转换协议对接收到的数据信号的格式进行从源协议格式到目标协议格式转换的C8051F040处理器，处理所述C8051F040处理器与终端设备之间交互RS422数据信号的RS422接口模块以及处理所述C8051F040处理器与控制中心之间交互CAN数据信号的CAN接口模块；其中，所述C8051F040处理器分别与所述RS422接口模块和所述CAN接口模块相连。如上所述的RS422-CAN通信网关，还包括对所述CAN数据信号进行光电转换的光电隔离接口模块，所述光电隔离接口模块分别与所述C8051F040处理器和所述CAN接口模块相连。如上所述的RS422-CAN通信网关，还包括对所述RS422数据信号进行光电转换的光电隔离接口模块，所述光电隔离接口模块分别与所述C8051F040处理器和所述RS422接口模块相连。如上所述的RS422-CAN通信网关，还包括电源模块，所述电源模块通过集成电路ZUS152405模块进行电压变化向所述光电隔离接口模块供电，且所述ZUS152405模块通过集成电路ASl 115M3模块进行电压变化向所述C8051F040处理器供电。[0015]本实用新型另一方面提供一种轨道车辆控制系统，包括如上所述的RS422-CAN通信网关，以及控制中心和至少两个终端设备，其中，所述RS422-CAN通信网关分别与所述终端设备和CAN总线相连，所述CAN总线与所述控制中心相连。本实用新型提供的RS422-CAN通信网关和轨道车辆控制系统，通过RS422-CAN通信网关根据RS422-CAN转换协议对接收到的RS422数据信号或CAN数据信号转换成对应的CAN数据信号或RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了控制中心基于CAN总线对轨道车辆内的各终端设备进行控制，避免了多信号线的弊端，提高了通信的可靠性和灵活性，并且节约了成本。
图I为本实用新型RS422-CAN通信网关一个实施例的结构示意图；图2为本实用新型RS422-CAN通信网关另一个实施例的结构示意图；图3为本实用新型RS422-CAN通信网关又一个实施例的结构示意图；图4为本实用新型轨道车辆控制系统一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
图I为本实用新型RS422-CAN通信网关一个实施例的结构示意图，如图I所示，该网关包括根据RS422-CAN转换协议对接收到的数据信号的格式进行从源协议格式到目标协议格式转换的C8051F040处理器11，处理C8051F040处理器11与终端设备之间交互RS422数据信号的RS 422接口模块12，以及处理C8051F 040处理器11与控制中心之间交互CAN数据信号的CAN接口模块13 ;其中，C8051RM0处理器11分别与RS422接口模块12和CAN接口模块13相连。具体地,控制中心基于控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)协议可以对所有挂接在CAN总线上的所有终端设备进行监控。CAN总线具有高传输速率，40米之内可提供高达IMbit/s的数据传输速率，因此使得实时控制变得非常容易；CAN总线具有自动检错机制和自动重发功能，终端设备在错误严重时可以退出总线，使网络性能不被坏节点影响，CAN总线可以动态加载节点，使得整个系统不用为了单个结点而停机，可大大减少停机的损失。具体地，C8051F040处理器11的内核采用CIP-51微控制器，它与MCS-51指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括5个14位的计数器/定时器、两个全双工UART串行接口、256字节内部RAM、128字节特殊功能寄存器地址空间及8个8位宽的I/O端口，电池模块，定时器，C8051RM0处理器11通过UARTl与RS422接口模块12相连，并通过UART2与CAN接口模块13相连，其中，C8051RM0处理器11上UARTl的串口接收端RXl与RS422接口模块12中的发送接口电路相连，C8051F040处理器11通过RXl接收终端设备通过RS422接口模块12中的发送接口电路发送的RS422数据信号。C8051RM0处理器11根据内部嵌入的RS422-CAN转换协议将通过RXl接收的RS422数据信号的格式转换成对应的CAN数据信号的格式；UART2上的串口发送端TX2与CAN接口模块13中的接收接口电路相连，与CAN总线相连的控制中心通过CAN接口模块13中的接收接口电路接收C8051F040处理器11通过TX2发送的CAN数据信号。C8051RM0处理器11上UART2的串口接收端RX2与CAN接口模块13中的发送接口电路相连，C8051F040处理器11通过RX2接收控制中心通过CAN接口模块13中的发送接口电路发送的CAN数据信号，C8051RM0处理器11根据RS422-CAN转换协议将通过RX2接收的CAN数据信号的格式转换成对应的RS422数据信号的格式；UART2上的串口发送端TX2与RS422接口模块12中的接收接口电路相连，终端设备通过RS422接口模块12中的接收接口电路接收C8051F040处理I器11通过TX2发送的RS422数据信号。在上述具体的实施过程中，C8051F040处理器11通过软件狗进行监控，以便执行程序出现错误时对RS422-CAN通信网关进行自动上电复位，使网关工作稳定可靠。本实施例提供的RS422-CAN通信网关，通过RS422-CAN通信网关根据RS422-CAN转换协议对接收到的RS422数据信号或CAN数据信号转换成对应的CAN数据信号或RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了控制中心基于CAN总线对轨道车辆内的各终端设备进行控制，避免了多信号线的弊端，提高了通信的可靠性和灵活性，并且节约了成本。 图2为本实用新型RS422-CAN通信网关另一个实施例的结构示意图，如图2所示，基于图I所示，该网关还包括对CAN数据信号和RS422数据信号进行光电转换的光电隔离接口模块14，C8051F040处理器11通过光电隔离接口模块14分别与CAN接口模块13和RS422接口模块12相连。由于测控装置与被测的电子装置之间不可避免地要进行长线传输，信号在传输过程中很易受到干扰，导致传输信号发生畸变或失真；另外，在通过较长电缆连接的相距较远的装置之间，常因装置间的地线电位差，导致地环路电流，对电路形成共模干扰电压。为确保长线传输的可靠性，可采用光电耦合隔离措施，将两个电路的电气连接隔开，切断可能形成的环路，使它们相互独立，提高电路系统的抗干扰性能。光电隔离接口模块14的实现原理是把发光二极管和光敏三极管组装在一起并封装在一个管壳内组成的。发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管集电极和发射极分别作为光电耦合器的输出端，它们之间的信号传输是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。当电信号送入光电稱合器的输入端时，发光二极管通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，电路导通。当输入端无信号，发光二极管不亮，光敏三极管截止，电路截止。由于光电隔离接口模块14完全密封在一个管内，或是被压膜塑料封装，所以不会受到外界光的干扰。其中，发光二极管的电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送到光电隔离接口模块14的输入端的干扰信号就变得很小；光电隔离接口模块14的输入回路与输出回路之间没有电器联系，之间分布的电容极小而绝缘电阻又很大，因此回路一端的各种干扰噪声都很难传到另一端，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生；光电隔离接口模块14的响应速度极快，其响应延迟时间只有IOii s左右，适于对响应速度要求很高的场
口 o本实施例提供的RS422-CAN通信网关，通过光电隔离接口模块对传输的数据信号进行光电处理，实现了在传输数据信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，提高了系统的抗干扰能力。图3为本实用新型RS422-CAN通信网关又一个实施例的结构示意图，如图2所示，基于图I所示，该网关还包括电源模块15，电源模块15通过集成电路ZUS152405模块16进行电压变化向光电隔离接口模块14供电，且ZUS152405模块16通过集成电路ASll 15M3模块17进行电压变化向C8051F040处理器11供电。优选地，电源模块15外接DC24V电源，通过集成电路ZUS152405模块16转化为DC5V为光电隔离接口模块14供电，ZUS152405模块16即DC5V通过集成电路AS1115M3模块17转化为DC3. 3V为C8051F040处理器11供电，从而C8051F040处理器11中的电源可 以作为备用电源。图4为本实用新型轨道车辆控制系统一个实施例的结构示意图，如图4所示，该系统包括RS422-CAN通信网关1，以及控制中心2和至少两个终端设备3，其中，RS422-CAN通信网关I分别与终端设备3和控制中心2相连。其中，RS422-CAN通信网关I可以为本实用新型实施例提供的RS422-CAN通信网关，终端设备3和控制中心2为本实用新型实施例中所涉及的终端设备和控制中心。本实施例提供的轨道车辆控制系统中各装置的功能和处理流程，可以参见上述装置实施例，此处不再赘述。本实施例提供的轨道车辆控制系统，通过RS422-CAN通信网关根据RS422-CAN转换协议对接收到的RS422数据信号或CAN数据信号转换成对应的CAN数据信号或RS422数据信号，并通过对应的接口向外发送，实现了控制中心基于CAN总线对轨道车辆内的各终端设备进行控制，避免了多信号线的弊端，提高了通信的可靠性和灵活性，并且节约了成本。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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种RS422-CAN通信网关，其特征在于，包括根据RS422-CAN转换协议对接收到的数据信号的格式进行从源协议格式到目标协议格式转换的C8051F040处理器，处理所述C8051F040处理器与终端设备之间交互RS422数据信号的RS422接口模块，以及处理所述C8051F040处理器与控制中心之间交互CAN数据信号的CAN接口模块；其中， 所述C8051F040处理器分别与所述RS422接口模块和所述CAN接口模块相连。
2.根据权利要求I所述的RS422-CAN通信网关，其特征在于，还包括 对所述CAN数据信号进行光电转换的光电隔离接口模块，所述光电隔离接口模块分别与所述C8051F040处理器和所述CAN接口模块相连。
3.根据权利要求I所述的RS422-CAN通信网关，其特征在于，还包括 对所述RS422数据信号进行光电转换的光电隔离接口模块，所述光电隔离接口模块分别与所述C8051F040处理器和所述RS422接口模块相连。
4.根据权利要求2或3所述的RS422-CAN通信网关，其特征在于，还包括 电源模块，所述电源模块通过集成电路ZUS152405模块进行电压变化向所述光电隔离接口模块供电，且所述ZUS152405模块通过集成电路AS1115M3模块进行电压变化向所述C8051F040处理器供电。
5.一种轨道车辆控制系统，其特征在于，包括如权利要求I至4任一项所述的RS422-CAN通信网关，以及控制中心和至少两个终端设备，其中，所述RS422-CAN通信网关分别与所述终端设备和CAN总线相连，所述CAN总线与所述控制中心相连。
专利摘要本实用新型提供一种RS422-CAN通信网关和轨道车辆控制系统，其中，该网关包括根据RS422-CAN转换协议对接收到的数据信号的格式进行从源协议到目标协议转换的C8051F040处理器，处理C8051F040处理器与终端设备之间交互RS 422数据信号的RS422接口模块以及处理C8051F040处理器与控制中心之间交互CAN数据信号的CAN接口模块；C8051F040处理器分别与RS422接口模块和CAN接口模块相连。通过本实用新型提供的RS422-CAN通信网关和轨道车辆控制系统，实现了控制中心基于CAN总线对轨道车辆内的各终端设备进行控制，避免了多信号线的弊端，提高了通信的可靠性和灵活性，并且节约了成本。
文档编号H04L12/40GK202424761SQ20112044381
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者刘博 , 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