专利名称：温度采集仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及列车控制技术，尤其涉及一种温度采集仪。
背景技术：
世界工厂仪表协议(WorldFactory Instrumentation Protocol,简称WorldFIP)，是符合EN50170标准的一种面向工业控制的现场总线，提供现场设备和控制器以及控制器之间的数字化连接。相对于其他的国际现场总线标准，WorldFIP在技术上的特点和优势如下=WorldFIP具有极强的抗干扰能力；能完全满足国际电工委员会(International Electro technical Commission,简称 IEC)关于电磁兼容性的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)标准；支持电缆冗余，大部分协议固化在硬件上，稳定性强。生产者-消费者模式和总线仲裁器的调度方式，保证了在一条总线上传递大量信息时，不会干扰实时变量的通信。WorldFIP现场总线不论低速还是高速，只有一套通信协议，低速WorldFIP设备和高速WorldFIP设备之间不需要任何网桥或网关进行转接，低速WorldFIP设备与高速WorldFIP设备的衔接只用软件完成。铁路运输机车上大都安装有温度采集仪，用于采集机车重要部件运行时的温度信息。目前的温度采集仪采用RS485和CAN(Controller Area Network,控制器局域网)等通用网络总线，而WorldFIP网络采用的是WorldFIP协议。因此，在WorldFIP网络的机车上使用现有的温度采集仪时，必须使用网关对上报的温度信息进行协议转换。由于在WorldFIP网络传输温度采集仪采集到的温度信息时，需要有网关设备进行协议转换后再传输到WorldFIP网络，因此，温度信息的传输速度会有所降低。
发明内容
本发明提供一种温度采集仪，用于解决现有温度采集仪在WorldFIP网络的机车上传输信息的速度较低的缺陷。本发明提供的一种温度采集仪，包括:用于采集列车设备的温度信息，并将采集到的所述温度信息发送给主控芯片的温度测量模块；用于对第一 WorldFIP协议控制器、WorldFIP专用总线收发器和温度测量模块进行控制，并将所述温度信息发送给所述第一 WorldFIP协议控制器的所述主控芯片；用于按照WorldFIP协议对所述主控芯片传输的温度信息进行编码，并将编码后的温度信息传输给所述WorldFIP专用总线收发器的所述第一 WorldFIP协议控制器；用于将所述第一 WorldFIP协议控制器传输的温度信息发送到WorldFIP网络的所述WorldFIP专用总线收发器；其中，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP协议控制器连接，所述第一 WorldFIP协议控制器与所述主控芯片连接，所述温度测量模块与所述主控芯片连接。进一步，上述温度采集仪还包括:用于将来自所述主控芯片的温度信息传输到存储设备并将从所述存储设备读取的温度信息传输到所述主控芯片的存储卡接口模块；所述存储卡接口模块与所述主控芯片连接。进一步，所述WorldFIP专用总线收发器包括:用于将所述第一 WorldFIP协议控制器发送的所述温度信息进行信号放大的第一驱动芯片；用于将所述第一驱动芯片进行信号放大后的温度信息从数字信号转换成曼彻斯特信号的第一 FIP总线收发器；用于将所述第一 FIP总线收发器传输的曼彻斯特信号进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络的第一 FIP隔离变压器；其中，所述第一驱动芯片分别与所述第一 FIP总线收发器和所述第一 WorldFIP协议控制器连接，所述第一 FIP总线收发器与所述第一 FIP隔离变压器连接。进一步,所述WorldFIP专用总线收发器还包括:用于将从所述WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二FIP总线收发器的第二 FIP隔离变压器；用于将所述第二 FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后，发送到第二驱动芯片的所述第二 FIP总线收发器；用于将所述第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后，发送给所述第二 WorldFIP协议控制器的所述第二驱动芯片； 所述温度采集仪还包括:用于根据WorldFIP协议对所述第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给所述主控芯片的第二 WorldFIP协议控制器；其中，所述第二驱动芯片分别与所述第二 FIP总线收发器和所述第二 WorldFIP协议控制器连接，所述第二 FIP总线收发器与所述第二 FIP隔离变压器连接，所述第二WorldFIP协议控制器还与所述主控芯片连接。本发明提供的温度采集仪，温度采集仪通过内置的第一 WorldFIP协议控制器将采集到的温度信息按照WorldFIP协议进行编码，并通过内置的WorldFIP专用总线收发器将编码后的温度信息传输到WorldFIP网络，因此，不需要经过网关设备对采集到的温度信息进行协议转换后传输到WorldFIP网络，提高了传输速度。
图1为本发明提供的温度采集仪实施例一结构示意图；图2为本发明提供的温度采集仪实施例二结构示意图；图3为本发明提供的温度采集仪实施例三结构示意图；图4为本发明提供的温度采集仪实施例四结构示意图。
具体实施例方式实施例一图1为本发明提供的温度采集仪实施例一结构示意图。如图1所示，本实施例提供的温度采集仪包括:主控芯片11、第一 WorldFIP协议控制器12、WorldFIP专用总线收发器13和温度测量模块15。本实施例提供的温度采集仪可包括一个或多个温度测量模块15，温度测量模块15可以是温度传感器。温度测量模块15与主控芯片11连接。本实施例提供的温度采集仪在现有温度采集仪的基础上增加了第一 WorldFIP协议控制器12和WorldFIP专用总线收发器13。其中，第一 WorldFIP协议控制器12和WorldFIP专用总线收发器13与现有温度采集仪的内部模块之间的连接关系如下:WorldFIP专用总线收发器13与第一 WorldFIP协议控制器12连接，第一 WorldFIP协议控制器12与主控芯片11连接。具体地，WorldFIP专用总线收发器13通过WorldFIP专用总线收发器上的内侧接口与第一 WorldFIP协议控制器12的信号收发引脚和控制引脚相连。第一 WorldFIP协议控制器12通过地址总线A0-A8和数据总线D0-D8与主控芯片11相连，并通过读写控制线(RD/WR)、片选信号(CS)线、选通信号(ALE)线与主控芯片11相连。温度测量模块15通过通用输入输出(General Purpose Input Output,简称GP10)接口与主控芯片11相连。如果主控芯片是型号为C8051RM0的单片机，主控芯片通过主控芯片上的P6 口和P7 口与第
一WorldFIP协议控制器12进行通信。上述各模块的功能如下:温度测量模块15用于采集列车设备的温度信息，并将采集到的所述温度信息发送给所述主控芯片11。主控芯片11用于对所述第一 WorldFIP协议控制器12、所述WorldFIP专用总线收发器13和所述温度测量模块15进行控制。主控芯片11还用于将温度测量模块15发送的温度信息发送给所述第一 WorldFIP协议控制器。主控芯片是温度采集仪的核心部分，完成了温度采集仪的功能控制。第一 WorldFIP协议控制器12用于按照WorldFIP协议对所述主控芯片传输的温度信息进行编码，并将编码后的温度信息传输给所述WorldFIP专用总线收发器。主控芯片传输的温度信息经第一 WorldFIP协议控制器12按照WorldFIP协议编码后成为WorldFIP数据，可直接在WorldFIP总线上传输。第一WorldFIP协议控制器按功能可分为:控制部分、双口存储器、用户接口、PIA、PIB 口和订户号输入口、UART接口和介质冗余管理部分。内置的通信协议与WorldFIP标准兼容，可提供周期性缓冲传输和数据链路层报文服务，也支持应用层更新和提示机制。另外还能支持和管理介质冗余。WorldFIP专用总线收发器13用于将所述WorldFIP协议控制器12传输的温度信息发送到WorldFIP网络。本发明提供的温度采集仪向WorldFIP网络传输温度信息时上述各模块的协作过程如下:温度测量模块15采集列车设备的温度信息，并将采集到的所述温度信息发送给所述主控芯片11。主控芯片11将一个或多个温度测量模块15采集到的温度信息发送给所述第一 WorldFIP协议控制器12。第一 WorldFIP协议控制器12按照WorldFIP协议对所述主控芯片传输的温度信息进行编码，并将编码后的温度信息传输给所述第一 WorldFIP专用总线收发器13。WorldFIP专用总线收发器13将所述第一 WorldFIP协议控制器12传输的温度信息发送到WorldFIP网络。本发明提供的温度采集仪，通过内置的第一 WorldFIP协议控制器将采集到的温度信息按照WorldFIP协议进行编码，并通过内置的WorldFIP专用总线收发器将编码后的温度信息传输到WorldFIP网络，因此，不需要经过网关设备对采集到的温度信息进行协议转换后传输到WorldFIP网络，提高了传输速度。实施例二图2为本发明提供的温度采集仪实施例二结构示意图。如图2所示，本实施例提供的温度采集仪还包括:存储卡接口模块16，该存储卡接口模块16与所述主控芯片11连接。具体地，存储卡接口模块16可以是SD卡接口模块，其接口具体可以是同步串行接口(Serial Peripheral Interface,简称SPI)或并行接口。该存储卡接口模块16用于将来自主控芯片11的温度信息传输到存储设备并将从存储设备读取的温度信息传输到主控芯片11。主控芯片11可以通过存储卡接口模块16从外部存储设备中读取历史温度信息，通过第一 WorldFIP控制模块和WorldFIP总线收发器发送到WorldFIP网络。因此，主控芯片向WorldFIP网络传输的温度信息也可以是历史温度信息。另外，如图2所示，本实施例提供的温度采集仪还包括供电单元14。供电单元14与主控芯片11、第一 WorldFIP协议控制器12、WorldFIP专用总线收发器13和温度测量模块15连接。具体地，供电单元14将+5V电压送到WorldFIP专用总线收发器13的电源引脚，将+3.3V电压送入主控芯片11和WorldFIP专用总线收发器13的电源引脚，供电单元14的参考地输出GND则与板内所有GND信号相连，与正电压构成回路。供电单元包括几种等级的电源芯片及保护电路，负责整个温度采集仪的供电。产生的电压等级包括隔离的+5V电压、+3.3V电压和+2.5V电压。本发明提供的温度采集仪具有存储卡接口模块，在系统掉电后不会丢失采集到的温度信息，并且还可供WorldFIP网络中的其它设备查询历史记录的温度信息。实施例三图3为本发明提供的温度采集仪实施例三结构示意图。如图3所示，WorldFIP专用总线收发器13包括:第一 FIP隔离变压器131、第一 FIP总线收发器132和第一驱动芯片133。其中，第一驱动芯片133与所述第一 FIP总线收发器132连接，所述第一 FIP总线收发器132与第一 FIP隔离变压器131连接。第一驱动芯片133具有三态输出。第一 FIP隔离变压器131、第一 FIP总线收发器132和第一驱动芯片133的功能如下:第一驱动芯片133用于将所述第一 WorldFIP协议控制器12发送的所述温度信息进行信号放大后传输到第一 FIP总线收发器132。第一 FIP总线收发器132用于将所述第一驱动芯片发送的所述温度信息从数字信号转换成曼彻斯特信号。第一 FIP隔离变压器131用于将所述第一 FIP总线收发器传输的温度信息进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络。第一 FIP隔离变压器131的隔离电压可达到3000Vrms，EMC满足IEC61000-4标准。主控芯片11向WorldFIP网络发送信息时以上各模块的协作过程如下:第一驱动芯片133将所述第一 WorldFIP协议控制器12发送的所述温度信息进行信号放大。第一FIP总线收发器132将所述第一驱动芯片发送的所述温度信息从数字信号转换成曼彻斯特信号。第一 FIP隔离变压器131将所述第一 FIP总线收发器传输的温度信息进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络。
实施例四图4为本发明提供的温度采集仪实施例四结构示意图。为了使本实施例提供的温度采集仪还具有从WorldFIP网络接收信息的功能，如图4所示，温度采集仪还包括第二WorldFIP协议控制器17。WorldFIP专用总线收发器13还包括:第二 FIP隔离变压器134、第二 FIP总线收发器135和第二驱动芯片136。其中，所述第二驱动芯片分别与所述第二FIP总线收发器和所述第二 WorldFIP协议控制器连接，所述第二 FIP总线收发器与所述第二 FIP隔离变压器连接，所述第二 WorldFIP协议控制器还与所述主控芯片连接。第二 FIP隔离变压器134和第一 FIP隔离变压器131在物理上可以通过一个FIP隔离变压器实现，第二 FIP总线收发器135和第一 FIP总线收发器132在物理上可以通过一个FIP总线收发器实现，第二驱动芯片136和第一驱动芯片133在物理上可以通过一个驱动芯片实现。同样，第二 WorldFIP协议控制器17和第一 WorldFIP协议控制器12，在物理上可以通过一个WorldFIP协议控制器实现。上述各模块的功能如下:第二 FIP隔离变压器134用于将从所述WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二 FIP总线收发器135。第二 FIP隔离变压器134可以防止外部信号对温度采集仪的干扰。第二 FIP总线收发器135用于将所述FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后发送到第二驱动芯片136。第二驱动芯片136用于将所述第二FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后发送给第二 WorldFIP协议控制器17。第
二WorldFIP协议控制器17用于根据WorldFIP协议对所述第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给所述主控芯片11。在主控芯片接收WorldFIP网络发送的信息时，以上各模块的协作过程如下:第二FIP隔离变压器将从所述WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到所述第二 FIP总线收发器。所述第二 FIP总线收发器将所述第二 FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后，发送到所述第二驱动芯片。所述第二驱动芯片将所述第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后，发送给所述第二 WorldFIP协议控制器。所述第二 WorldFIP协议控制器根据WorldFIP协议对所述第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给所述主控芯片。本实施例中第二 FIP隔离变压器可将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离后送入第二 FIP总线收发器，或第一 FIP隔离变压器可将第一 FIP总线收发器发送的信号经高频隔离变压后送至WorldFIP网络。进一步，WorldFIP专用总线收发器可包括两个第一 FIP隔离变压器和两个第一FIP总线收发器。一个第一 FIP隔离变压器和一个第一 FIP总线收发器处于工作状态，另外一个第一 FIP隔离变压器和另外一个第一 FIP总线收发器为冗余设计。在一个第一 FIP隔离变压器出现故障时，另外一个第一 FIP隔离变压器接替出现故障的FIP隔离变压器开始工作，一个第一 FIP总线收发器出现故障时，另外一个第一 FIP总线收发器接替出现故障的FIP总线收发器开始工作。同理，WorldFIP专用总线收发器可包括两个第二 FIP隔离变压器和两个第二 FIP总线收发器。其中，一个第二 FIP隔离变压器和一个第二 FIP总线收发器处于工作状态，另外一个第二 FIP隔离变压器和另外一个第二 FIP总线收发器为冗余设计。
本实施例通过冗余的FIP隔离变压器和冗余的FIP总线收发器，提高了 WorldFIP专用总线收发器的可靠性。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范围。
权利要求
1.一种温度采集仪，其特征在于，包括: 用于采集列车设备的温度信息，并将采集到的所述温度信息发送给主控芯片的温度测量模块； 用于对第一 WorldFIP协议控制器、WorldFIP专用总线收发器和温度测量模块进行控制，并将所述温度信息发送给所述第一 WorldFIP协议控制器的所述主控芯片； 用于按照WorldFIP协议对所述主控芯片传输的温度信息进行编码，并将编码后的温度信息传输给所述WorldFIP专用总线收发器的所述第一 WorldFIP协议控制器； 用于将所述第一 WorldFIP协议控制器传输的温度信息发送到WorldFIP网络的所述WorldFIP专用总线收发器； 其中，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP协议控制器连接,所述第一WorldFIP协议控制器与所述主控芯片连接，所述温度测量模块与所述主控芯片连接。
2.根据权利要求1所述的温度采集仪，其特征在于，还包括: 用于将来自所述主控芯片的温度信息传输到存储设备并将从所述存储设备读取的温度信息传输到所述主控芯片的存储卡接口模块；所述存储卡接口模块与所述主控芯片连接。
3.根据权利要求1或2所述的温度采集仪，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器包括: 用于将所述第一 WorldFIP协议控制器发送的所述温度信息进行信号放大的第一驱动芯片。
用于将所述第一驱动芯片进行信号放大后的温度信息从数字信号转换成曼彻斯特信号的第一 FIP总线收发器； 用于将所述第一 FIP总线收发器传输的曼彻斯特信号进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络的第一 FIP隔离变压器； 其中，所述第一驱动芯片分别与所述第一 FIP总线收发器和所述第一 WorldFIP协议控制器连接，所述第一 FIP总线收发器与所述第一 FIP隔离变压器连接。
4.根据权利要求3所述的温度采集仪，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器还包括: 用于将从所述WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二 FIP总线收发器的第二 FIP隔离变压器； 用于将所述第二 FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后，发送到第二驱动芯片的所述第二 FIP总线收发器； 用于将所述第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后，发送给所述第二WorldFIP协议控制器的所述第二驱动芯片； 所述温度采集仪还包括: 用于根据WorldFIP协议对所述第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给所述主控芯片的所述第二 WorldFIP协议控制器； 其中，所述第二驱动芯片分别与所述第二 FIP总线收发器和所述第二 WorldFIP协议控制器连接，所述第二 FIP总线收发器与所述第二 FIP隔离变压器连接，所述第二 WorldFIP协议控制器还与所述主控芯片连接。
5.根据权利要求4所述的温度采集仪，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器还包括:冗余第一 FIP隔离变压器和冗余第一 FIP总线收发器；所述第一驱动芯片还与所述冗余第一 FIP总线收发器连接，所述冗余第一 FIP总线收发器与所述冗余第一 FIP隔离变压器连接。
6.根据权利要求1或2所述的温度采集仪，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP协议控制器的信号收发引脚和控制引脚相连。
7.根据权利要求1或2所述的温度采集仪，其特征在于，所述第一WorldFIP协议控制器通过地址总线、数据总线、读写控制线、片选信号线以及选通信号线与所述主控芯片相连。
8.根据权利要求1或2所述的温度采集仪，其特征在于，所述温度测量模块通过通用输入输出接口与所述主控芯片相连。
9.根据权利要求1或2所述的温度采集仪，其特征在于，所述主控芯片通过P6口和P7口与所述第一 WorldFIP协议控制器进行通信。
10.根据权利要求1或2所述的温度采集仪，其特征在于，所述存储卡接口模块包括:同步串行接口或并行接口。
全文摘要
本发明提供一种温度采集仪，包括用于采集列车设备的温度信息，并将采集到的温度信息发送给主控芯片的温度测量模块；用于对第一WorldFIP协议控制器、WorldFIP专用总线收发器和温度测量模块进行控制，并将温度信息发送给WorldFIP协议控制器的主控芯片；用于按照WorldFIP协议对主控芯片传输的温度信息进行编码，并将编码后的温度信息传输给WorldFIP专用总线收发器的第一WorldFIP协议控制器；用于将第一WorldFIP协议控制器传输的温度信息发送到WorldFIP网络的WorldFIP专用总线收发器。本发明提供的温度采集仪提高了将温度信息传输到WorldFIP网络时的传输速度。
文档编号H04L12/40GK103218908SQ201210018539
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者李时智, 杨冬 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心