專利名稱：基于嵌入式操作系統(tǒng)的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備及其控制方法，特別是用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口的IDD裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
IDD(信息顯示裝置)是安裝于司機(jī)室操作臺(tái)、列車員操作間等部位的電子裝置，用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口，顯示和通信是IDD實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)最主要功能。以往鐵路機(jī)車用IDD的顯示和通信部分是分為兩個(gè)相互獨(dú)立的CPU來處理的，即一塊CPU完成顯示控制，另一塊CPU負(fù)責(zé)通信。相應(yīng)地，兩塊CPU分別運(yùn)行兩套相互獨(dú)立的系統(tǒng)。這樣，IDD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且提高了設(shè)備的硬件制造和軟件開發(fā)成本。2004年12月8日公告的CN2661527Y號(hào)中國專利揭示了一種新型列車監(jiān)控裝置屏幕顯示器。該列車監(jiān)控裝置屏幕顯示器由底板、IC卡語音板、電源板、高壓板、CPU卡、顯示卡、顯示屏、通信子板、揚(yáng)聲器、蜂鳴器、薄膜開關(guān)面板組成，并具有與主機(jī)的多種通訊接口和輸入輸出端口，因此能夠充分、及時(shí)地反應(yīng)機(jī)車運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)和文字信息，可以及時(shí)顯示漢字和圖形曲線。2005年9月21日公告的CN2727849Y號(hào)中國專利揭示了一種監(jiān)控裝置數(shù)碼顯示器。該數(shù)碼顯示器包括微處理器、程序存儲(chǔ)器、靜態(tài)RAM、語音提示電路、通信接口電路、IC卡、鍵盤顯示電路和顯示電路。以上所提及的對(duì)比文件同樣都存在著前面所述的問題，因此很有必要對(duì)此加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有IDD裝置的不足，提出一種結(jié)構(gòu)更為合理，尤其是CPU利用率高，實(shí)時(shí)性好，設(shè)備體積較小的新型機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備及其控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的目的所提出的技術(shù)實(shí)施方案是一種用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口的IDD裝置，至少包括外殼、CPU板、接口板、LCD顯示系統(tǒng)。還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要增加觸摸屏、IC卡座。整個(gè)IDD裝置只有一塊CPU板，將IDD裝置所有控制部分(包括顯示和通信)的處理放在一塊CPU上完成，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能，所述IDD裝置的電路板包括一塊CPU板和一塊接口板兩個(gè)部分，并通過兩個(gè)矩形插座連接。同時(shí)所述IDD裝置采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。其中所述的CPU板是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，整個(gè)系統(tǒng)的主要控制功能都是通過一塊CPU板完成的。CPU板上主要包括Flash存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器、USBHost接口、觸摸屏接口、以太網(wǎng)接口、聲音系統(tǒng)，使用一片CPLD完成板極控制功能，包括地址譯碼、內(nèi)部電路邏輯的產(chǎn)出和鎖存、板內(nèi)資源的分配等。CPU板的電源由接口板提供，通過矩形插座連接到CPU板；CPU板系統(tǒng)復(fù)位由復(fù)位控制器控制，包括三個(gè)復(fù)位源上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、看門狗復(fù)位；CPU板的FLASH包括BOOT ROM和用戶數(shù)據(jù)區(qū)；USB Host接口支持USB低速和全速模式。USB電源地與系統(tǒng)地之間以及USB數(shù)據(jù)線上加有磁珠，以滿足EMC要求。USB接口通過矩形插座連接到前蓋上的標(biāo)準(zhǔn)插座上。聲音系統(tǒng)由處理器提供控制信號(hào)。模擬音頻信號(hào)由矩形插座連接到接口板上，信號(hào)最大有效值為1V(RMS)，負(fù)載阻抗應(yīng)大于10KΩ。當(dāng)需要使用聲音系統(tǒng)時(shí)，在接口板上根據(jù)需要集成功放電路。
所述的接口板主要包括MVB通訊接口(多功能車輛總線)、電源系統(tǒng)、外設(shè)控制電路等部分。LCD液晶屏的背光電源及控制電路也安裝在接口板上。其中，MVB子系統(tǒng)為采用MVB3類設(shè)備，物理層采用ESD+接口。MVB子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)MVB協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。MVB的初始化、配置以及TCN RTP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)均由CPU板軟件實(shí)現(xiàn)。CPLD完成與處理器的接口邏輯以及MVB時(shí)序控制。在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核中，實(shí)現(xiàn)MVB消息數(shù)據(jù)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)；直接將TM映射到CPU的地址空間實(shí)現(xiàn)MVB過程數(shù)據(jù)通訊。在接口板上裝有兩個(gè)LCD背光逆變器，用于LCD液晶屏的背光供電。
所述的LCD顯示系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)。采用Tiny X GUI(圖形用戶接口)做為應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)。LCD顯示系統(tǒng)包括LCD液晶屏和一些控制按鈕，LCD液晶屏安裝于前蓋上，由CPU板驅(qū)動(dòng)顯示。
本發(fā)明的一種用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口的IDD裝置的控制方法是采用簡統(tǒng)化的處理方式，用一塊CPU板進(jìn)行實(shí)施控制處理，將IDD裝置所有控制部分(包括顯示和通信)的處理放在一塊CPU上完成，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能，同時(shí)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。整個(gè)IDD系統(tǒng)控制程序流程如下首先，程序?qū)χ形淖煮w進(jìn)行初始化，可以根據(jù)需要設(shè)置為16點(diǎn)陣或24點(diǎn)陣字體。然后對(duì)MVB進(jìn)行配置，包括設(shè)備地址、過程數(shù)據(jù)端口初始化、消息數(shù)據(jù)端口初始化、消息隊(duì)列配置；對(duì)TCN協(xié)議棧的配置包括路由配置、功能號(hào)配置等；程序還需要設(shè)置散熱風(fēng)扇的啟動(dòng)和停止溫度。用戶程序使用了控件的概念，界面上所有的元素都是控件，對(duì)程序員來講，可以像搭積木一樣地組建圖形用戶界面，并可以很好的實(shí)現(xiàn)上層界面和底層數(shù)據(jù)的分離。用戶程序包括若干個(gè)窗口，每個(gè)窗口都放置有相關(guān)內(nèi)容，程序首先對(duì)各個(gè)窗口的界面的內(nèi)容和格式進(jìn)行初始化。用戶程序采用事件驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，程序的流程不是只有一個(gè)入口和若干個(gè)出口的串行執(zhí)行線路；相反，程序會(huì)一直處于一個(gè)循環(huán)狀態(tài)，在這個(gè)循環(huán)中，程序不斷從外部或內(nèi)部獲取某些事件，比如用戶的按鍵、通訊端口數(shù)據(jù)的接收等，然后根據(jù)這些事件作出某種反應(yīng)，并完成一定的功能，這個(gè)循環(huán)直到程序接收到某個(gè)退出消息循環(huán)為止。IDD的用戶程序主要使用了三類事件鍵盤事件、定時(shí)器事件、TCN協(xié)議棧事件鍵盤事件當(dāng)用戶有鍵按下時(shí)，消息循環(huán)機(jī)制檢測到鍵盤事件后后，發(fā)送消息給用戶程序窗口，該窗口檢查該事件屬于哪個(gè)子控件，若檢測到合適的控件，程序?qū)⒄{(diào)用該控件的回調(diào)函數(shù)，對(duì)該事件進(jìn)行處理。比如在本程序中，當(dāng)用戶按下F1鍵時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到主界面，當(dāng)用戶按下F2鍵，則程序跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)界面。
定時(shí)器事件定時(shí)器事件主要用來更新數(shù)據(jù)，具體的時(shí)間可以依照需要而定。在本程序設(shè)置每隔0.5s更新界面上的數(shù)據(jù)。
TCN協(xié)議棧事件當(dāng)有TCN協(xié)議棧事件(主要是接收到消息數(shù)據(jù))發(fā)生，程序?qū)⒄{(diào)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行事件處理，以獲取MVB消息數(shù)據(jù)，并且根據(jù)消息數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)處理，如報(bào)警、回送消息、顯示消息等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于本發(fā)明采用一塊CPU板進(jìn)行實(shí)施控制處理，整個(gè)IDD裝置所有控制部分(包括顯示和通信)的處理全放在一塊CPU上完成，而且采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，因此本發(fā)明的IDD裝置響應(yīng)快，實(shí)時(shí)性高，設(shè)備體積較小，能夠充分滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種機(jī)車、列車的工作環(huán)境，十分適用于鐵路領(lǐng)域。


圖1是對(duì)比文件1的原理框圖；圖2是對(duì)比文件2的原理框圖；圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明的CPU板板內(nèi)信號(hào)拓?fù)鋱D；圖5是本發(fā)明的CPU板電源原理框圖；圖6是本發(fā)明的底板MVB子系統(tǒng)原理框圖；圖7是本發(fā)明的軟件體系結(jié)構(gòu)圖；圖8是本發(fā)明的程序流程圖。
圖中1、MVBC地址總線；2、處理器數(shù)據(jù)總線；3、處理器地址總線；4、處理器控制總線。
具體實(shí)施例方式
附圖給出了一個(gè)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明的主要構(gòu)思是有效整合資源，采用簡統(tǒng)化的辦法使整個(gè)IDD裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步縮小，器件的利用率進(jìn)一步提高。
從附圖可以看出本發(fā)明是一種用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口的IDD裝置，至少包括外殼、CPU板、接口板、LCD顯示系統(tǒng)。還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要增加觸摸屏、IC卡座。整個(gè)裝置只有一塊CPU板，將IDD裝置所有控制部分(包括顯示和通信)的處理放在一塊CPU上完成，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能，所述IDD裝置的電路板包括一塊CPU板和一塊接口板兩個(gè)部分，并通過兩個(gè)矩形插座連接。同時(shí)所述IDD裝置采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。其中所述的CPU板是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，整個(gè)系統(tǒng)的主要控制功能都是通過一塊CPU板完成的。因此CPU板是選用Intel公司的Xscale處理器PXA255，工作頻率為400MHz。圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CPU板板內(nèi)信號(hào)拓?fù)鋱D，從附圖可以看出，CPU板上主要包括32M Flash存儲(chǔ)器、64M SDRAM存儲(chǔ)器、一個(gè)USB Host接口、一個(gè)觸摸屏接口、一個(gè)以太網(wǎng)接口、一個(gè)AC97聲音系統(tǒng)，使用一片XC9536XL CPLD完成板極控制功能。CPU板采用DC5V電源，由接口板提供，通過矩形插座連接到CPU板，DC5V的設(shè)計(jì)負(fù)載為1.5A。TPS75733芯片將5V電源轉(zhuǎn)換為3.3V，為CPU板的大部分電路提供電源，其容量為3A。MIC5219BM5芯片將3.3V電壓轉(zhuǎn)換為1.37V，為CPU提供內(nèi)核電壓。MIC2026-1BM電源開關(guān)芯片由軟件控制，為LCD液晶屏提供工作電源。系統(tǒng)復(fù)位由MAX823E控制，包括三個(gè)復(fù)位源上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、看門狗復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位信號(hào)由40芯插座連接到接口板上；看門狗復(fù)位由GPI06控制，刷新時(shí)間為0.9-2.5秒，如果不使用看門復(fù)位，則不應(yīng)安裝R51(即將復(fù)位控制器的WDI引腳懸空)。FLASH包括BOOT ROM和用戶數(shù)據(jù)區(qū)，由兩片16位的FLASH芯片(28F128J3C150)組成，使用CS0地址空間，可以配置為32M(28F128)或64M(28F256)。如果使用28F128，則A25接到芯片的NC。SDRAM可以使用速度為10ns以上、總線寬度為16位的128Mb或256Mb芯片。USB Host接口控制芯片為CY7C67300，支持USB低速和全速模式。USB接口的電源由DC5V電源通過一片MIC2026-1BM芯片提供。USB電源地與系統(tǒng)地之間以及USB數(shù)據(jù)線上加有磁珠，以滿足EMC要求。USB接口通過4芯矩形插座連接到前蓋上的USB TpyeA標(biāo)準(zhǔn)插座上。USB Host接口占用CS3地址空間。使用CS4297A芯片作為Audio Codec，由處理器提供控制信號(hào)。模擬音頻信號(hào)由40芯矩形插座連接到接口板上，信號(hào)最大有效值為1V(RMS)，負(fù)載阻抗應(yīng)大于10KΩ。當(dāng)需要使用聲音系統(tǒng)時(shí)，需在接口板上根據(jù)需要集成功放電路。聲音系統(tǒng)占用GPI028-GPI031。使用ADS7843做為觸摸屏控制器，可以驅(qū)動(dòng)4線電阻式觸摸屏。觸摸屏控制器占用GPI01、GPI04、GPI05。使用CS8900A做為以太網(wǎng)控制器，ST7011為隔離變壓器。以太網(wǎng)占用CS1地址空間。使用一片XC9536XL CPLD芯片完成板級(jí)控制，包括地址譯碼、內(nèi)部電路邏輯的產(chǎn)出和鎖存、板內(nèi)資源的分配等。LCD接口支持16bit TFTLCD、STNLCD等，采用TTL數(shù)字VGA信號(hào)輸出，電源電壓為3.3V。
所述的接口板主要包括通訊接口MVB、電源系統(tǒng)、外設(shè)控制電路等部分。LCD液晶屏的背光電源及控制電路也安裝在接口板上。MVB子系統(tǒng)為采用MVBC01 ASIC芯片的MVB3類設(shè)備，MCM＝2(32K Traffic Memory)，物理層采用ESD+接口，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。MVB子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)MVB協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，MVBC01的初始化、配置以及TCN RTP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)均由CPU板軟件實(shí)現(xiàn)。CPLD完成與處理器的接口邏輯以及MVBC01時(shí)序控制。MVB子系統(tǒng)占用CS5地址空間，使用GPI09作為MVBC01芯片的中斷輸入。在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核中，實(shí)現(xiàn)MVB消息數(shù)據(jù)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)；直接將TM映射到CPU的CS5地址空間實(shí)現(xiàn)MVB過程數(shù)據(jù)通訊。電源系統(tǒng)輸入為直流110V。電源模塊VI-J00完成110V到5V的轉(zhuǎn)換，容量為50W；LDS12-5S12模塊將5V轉(zhuǎn)換為12V，給散熱風(fēng)扇供電，容量為15W。在110輸入線路上裝有電源線濾波器DNF214B3-03，VI-J00模塊設(shè)計(jì)有浪涌保護(hù)電路。接口板上裝有兩個(gè)LCD背光逆變器CXA-L10A，用于LCD液晶屏的背光供電。LM3940IMP-3.3芯片將5V電源轉(zhuǎn)換為3.3V，給板內(nèi)3.3V芯片供電。外設(shè)控制電路都通過I2C總線與CPU板連接，包括鍵盤、溫度監(jiān)測及風(fēng)扇控制、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。鍵盤鍵盤電路由I2C接口的16路IO芯片PCA9555D實(shí)現(xiàn)，采用掃描方式，目前為3×7路。溫度監(jiān)控由I2C接口的溫度監(jiān)控芯片AD7416AR實(shí)現(xiàn)，通過MOS管FDV303N驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇工作。實(shí)時(shí)時(shí)鐘由I2C接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563T實(shí)現(xiàn)，3V鋰電池及BAT54C芯片用于在系統(tǒng)掉電后保存系統(tǒng)時(shí)間。
所述的LCD顯示系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)。內(nèi)核版本為2.4.18。LCD顯示系統(tǒng)包括LCD液晶屏和一些控制按鈕，LCD液晶屏安裝于前蓋上，由CPU板驅(qū)動(dòng)顯示。顯示器的主要功能是人機(jī)接口，所有顯示器軟件系統(tǒng)的另外一個(gè)關(guān)鍵部分是圖形用戶接口(GUI)。目前系統(tǒng)采用的GUI為Tiny X，使用基于FLTK的圖形化編程工具編寫應(yīng)用程序。
本發(fā)明的一種用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口的IDD裝置的控制方法是采用簡統(tǒng)化的處理方式，用一塊CPU板進(jìn)行實(shí)施控制處理，將IDD裝置所有控制部分(包括顯示和通信)的處理放在一塊CPU上完成，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能，同時(shí)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。整個(gè)IDD系統(tǒng)控制程序流程如下首先，程序?qū)χ形淖煮w進(jìn)行初始化，可以根據(jù)需要設(shè)置為16點(diǎn)陣或24點(diǎn)陣字體。然后對(duì)MVB進(jìn)行配置，包括設(shè)備地址、過程數(shù)據(jù)端口初始化、消息數(shù)據(jù)端口初始化、消息隊(duì)列配置；對(duì)TCN協(xié)議棧的配置包括路由配置、功能號(hào)配置等；程序還需要設(shè)置散熱風(fēng)扇的啟動(dòng)和停止溫度。用戶程序使用了控件的概念，界面上所有的元素都是控件，對(duì)程序員來講，可以像搭積木一樣地組建圖形用戶界面，并可以很好的實(shí)現(xiàn)上層界面和底層數(shù)據(jù)的分離。用戶程序包括若干個(gè)窗口，每個(gè)窗口都放置有相關(guān)內(nèi)容，程序首先對(duì)各個(gè)窗口的界面的內(nèi)容和格式進(jìn)行初始化。用戶程序采用事件驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，程序的流程不是只有一個(gè)入口和若干個(gè)出口的串行執(zhí)行線路；相反，程序會(huì)一直處于一個(gè)循環(huán)狀態(tài)，在這個(gè)循環(huán)中，程序不斷從外部或內(nèi)部獲取某些事件，比如用戶的按鍵、通訊端口數(shù)據(jù)的接收等，然后根據(jù)這些事件作出某種反應(yīng)，并完成一定的功能，這個(gè)循環(huán)直到程序接收到某個(gè)退出消息循環(huán)為止。IDD的用戶程序主要使用了三類事件鍵盤事件、定時(shí)器事件、TCN協(xié)議棧事件鍵盤事件當(dāng)用戶有鍵按下時(shí)，消息循環(huán)機(jī)制檢測到鍵盤事件后后，發(fā)送消息給用戶程序窗口，該窗口檢查該事件屬于哪個(gè)子控件，若檢測到合適的控件，程序?qū)⒄{(diào)用該控件的回調(diào)函數(shù)，對(duì)該事件進(jìn)行處理。比如在本程序中，當(dāng)用戶按下F1鍵時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到主界面，當(dāng)用戶按下F2鍵，則程序跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)界面。
定時(shí)器事件定時(shí)器事件主要用來更新數(shù)據(jù)，具體的時(shí)間可以依照需要而定。在本程序設(shè)置每隔0.5s更新界面上的數(shù)據(jù)。
TCN協(xié)議棧事件當(dāng)有TCN協(xié)議棧事件(主要是接收到消息數(shù)據(jù))發(fā)生，程序?qū)⒄{(diào)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行事件處理，以獲取MVB消息數(shù)據(jù)，并且根據(jù)消息數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)處理，如報(bào)警、回送消息、顯示消息等。
權(quán)利要求
1.基于嵌入式操作系統(tǒng)的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，包括外殼、CPU板、接口板、LCD顯示系統(tǒng)，其特征在于整個(gè)IDD裝置裝置只有一塊CPU板，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能；所述的IDD裝置的電路板包括一塊CPU板和一塊接口板兩個(gè)部分，并通過兩個(gè)矩形插座連接；所述IDD裝置采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，其特征在于所述的IDD裝置還有觸摸屏、IC卡座。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，其特征在于所述的CPU板上主要包括Flash存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器、一個(gè)USB Host接口、一個(gè)觸摸屏接口、一個(gè)以太網(wǎng)接口、一個(gè)聲音系統(tǒng)，CPU板的電源由接口板提供，通過矩形插座連接到CPU板；CPU板系統(tǒng)復(fù)位由復(fù)位控制器控制，包括三個(gè)復(fù)位源上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、看門狗復(fù)位；CPU板的FLASH包括BOOTROM和用戶數(shù)據(jù)區(qū)；USB Host接口支持USB低速和全速模式；聲音系統(tǒng)由處理器提供控制信號(hào)，模擬音頻信號(hào)由矩形插座連接到接口板上。
4.如權(quán)利要求1或3所述的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，其特征在于所述的CPU板使用一片CPLD完成板極控制功能，包括地址譯碼、內(nèi)部電路邏輯的產(chǎn)出和鎖存、板內(nèi)資源的分配等；所述的USB電源地與系統(tǒng)地之間以及USB數(shù)據(jù)線上加有磁珠；USB接口通過矩形插座連接到前蓋上的標(biāo)準(zhǔn)插座上，信號(hào)最大有效值為1V(RMS)，負(fù)載阻抗應(yīng)大于10KΩ。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，其特征在于所述的接口板主要包括通訊接口MVB(多功能車輛總線)、電源系統(tǒng)、外設(shè)控制電路等部分，LCD液晶屏的背光電源及控制電路也安裝在接口板上；其中，MVB子系統(tǒng)為采用MVB 3類設(shè)備，物理層采用ESD+接口；MVB子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)MVB協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；MVB的初始化、配置以及TCN RTP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)均由CPU板軟件實(shí)現(xiàn)；CPLD完成與處理器的接口邏輯以及MVB時(shí)序控制；在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核中，實(shí)現(xiàn)MVB消息數(shù)據(jù)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)；直接將TM映射到CPU的地址空間實(shí)現(xiàn)MVB過程數(shù)據(jù)通訊；在接口板上裝有兩個(gè)LCD背光逆變器，用于LCD液晶屏的背光供電。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，其特征在于所述的LCD顯示系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，LCD顯示系統(tǒng)包括LCD液晶屏和一些控制按鈕，LCD液晶屏安裝于前蓋上，由CPU板驅(qū)動(dòng)顯示；顯示器的主要功能是人機(jī)接口，所有顯示器軟件系統(tǒng)的圖形用戶接口采用Tiny X接口，使用基于FLTK的圖形化編程工具編寫應(yīng)用程序。
7.如權(quán)利要求1所述機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的控制方法，屬于一種用于顯示列車上各種設(shè)備及與列車運(yùn)行有關(guān)的各種信息，并為操作者提供與各種設(shè)備交互信息與數(shù)據(jù)的接口的控制方法，其特征在于采用簡統(tǒng)化的處理方式，用一塊CPU板進(jìn)行實(shí)施控制處理，將IDD裝置包括顯示和通信的所有控制部分處理放在一塊CPU上完成，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能，同時(shí)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。
8.如權(quán)利要求7所述機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的控制方法，其特征在于整個(gè)IDD系統(tǒng)控制程序流程如下首先，程序?qū)χ形淖煮w進(jìn)行初始化，可以根據(jù)需要設(shè)置為16點(diǎn)陣或24點(diǎn)陣字體；然后對(duì)MVB進(jìn)行配置，包括設(shè)備地址、過程數(shù)據(jù)端口初始化、消息數(shù)據(jù)端口初始化、消息隊(duì)列配置；對(duì)TCN協(xié)議棧的配置包括路由配置、功能號(hào)配置等；程序還需要設(shè)置散熱風(fēng)扇的啟動(dòng)和停止溫度；用戶程序使用了控件的概念，界面上所有的元素都是控件，對(duì)程序員來講，可以像搭積木一樣地組建圖形用戶界面，并可以很好的實(shí)現(xiàn)上層界面和底層數(shù)據(jù)的分離；用戶程序包括若干個(gè)窗口，每個(gè)窗口都放置有相關(guān)內(nèi)容，程序首先對(duì)各個(gè)窗口的界面的內(nèi)容和格式進(jìn)行初始化；用戶程序采用事件驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，程序的流程不是只有一個(gè)入口和若干個(gè)出口的串行執(zhí)行線路；相反，程序會(huì)一直處于一個(gè)循環(huán)狀態(tài)，在這個(gè)循環(huán)中，程序不斷從外部或內(nèi)部獲取某些事件，然后根據(jù)這些事件作出某種反應(yīng)，并完成一定的功能，這個(gè)循環(huán)直到程序接收到某個(gè)退出消息循環(huán)為止；IDD的用戶程序主要使用了三類事件鍵盤事件、定時(shí)器事件、TCN協(xié)議棧事件。
9.如權(quán)利要求7或8所述機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的控制方法，其特征在于所述的鍵盤事件是當(dāng)用戶有鍵按下時(shí)，消息循環(huán)機(jī)制檢測到鍵盤事件后后，發(fā)送消息給用戶程序窗口，該窗口檢查該事件屬于哪個(gè)子控件，若檢測到合適的控件，程序?qū)⒄{(diào)用該控件的回調(diào)函數(shù)，對(duì)該事件進(jìn)行處理；比如在本程序中，當(dāng)用戶按下F1鍵時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到主界面，當(dāng)用戶按下F2鍵，則程序跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)界面；所述的定時(shí)器事件是定時(shí)器事件主要用來更新數(shù)據(jù)，具體的時(shí)間可以依照需要而定；在本程序設(shè)置每隔0.5s更新界面上的數(shù)據(jù)；所述的TCN協(xié)議棧事件是當(dāng)有TCN協(xié)議棧事件(主要是接收到消息數(shù)據(jù))發(fā)生，程序?qū)⒄{(diào)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行事件處理，以獲取MVB消息數(shù)據(jù)，并且根據(jù)消息數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)處理，如報(bào)警、回送消息、顯示消息等。
全文摘要
基于嵌入式操作系統(tǒng)的機(jī)車數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備及其控制方法，包括外殼、CPU板、接口板、LCD顯示系統(tǒng)。還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要增加觸摸屏、IC卡座。整個(gè)IDD裝置只有一塊CPU板，將IDD裝置所有控制部分(包括顯示和通信)的處理放在一塊CPU上完成，即使用一塊CPU完成IDD的顯示和TCN網(wǎng)絡(luò)通信功能，所述IDD裝置的電路板包括一塊CPU板和一塊接口板兩個(gè)部分，并通過兩個(gè)矩形插座連接。同時(shí)所述IDD裝置采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入式GUI(圖形用戶接口)和TCN(列車控制網(wǎng)絡(luò))實(shí)時(shí)協(xié)議包功能。
文檔編號(hào)H04L12/46GK1848786SQ20061003161
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者劉軍, 谷豐 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司