專利名稱：一種基于arm7的mvb-hdlc網關的制作方法
技術領域：
本實用新型具體涉及一種計算機網絡的數據轉換控制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著國內鐵路的高速發(fā)展，國外很多先進的技術涌入到國內市場。我國現(xiàn)在用的列車通信總線主要有MVB、HDLC和W0RLDFIP等。在一輛車上只有一種總線形式存在。這就涉及到一個問題，有些產品的對外接口是固定的，從而在應用到其他總線列車上時出現(xiàn)接口不統(tǒng)一，無法使用的現(xiàn)象。于是MVB-HDLC網關便成為兩種總線接口必須的關鍵設備，對于鐵路機車行業(yè)的技術通用性有著重要意義。MVB總線是一種列車專用總線，遵循IEC61375-1 :2007《列車通信網絡》(簡稱TCN 標準)標準，它是一個開放的通信系統(tǒng)，用于列車車廂和不同設備間的連接。TCN標準包含兩種總線形式絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB兩種。原定義WTB用于車廂間連接，MVB用于車廂內設備連接，但現(xiàn)在大多廠家車廂和車廂內均采用MVB總線連接，簡化了設計過程。MVB總線通信速率為1.5Mbit/s，物理層分為三種(1)用于短距離傳輸的電介質ESD(RS485，20.0m) ； (2)用于中距離傳輸的電介質EMD (變壓器耦合，200. Om) ； (3)用于長距離傳輸的光介質(光纖，2. Okm)。七十年代初，IBM公司率先提出了面向比特的同步數據鏈路控制規(guī)程 SDLC (Synchronous Data Link Control)。隨后，ANSI 和 ISO 均采納并發(fā)展了 SDLC，分別提出了自己的標準ANSI的高級通信控制過程ADCCP (Advanced Data Control Procedure)、 ISO的高級數據鏈路控制規(guī)程HDLC (High-level Data Link Control)。HDLC是面向比特的數據鏈路控制協(xié)議的典型代表，該協(xié)議不依賴于任何一種字符編碼集；數據報文可透明傳輸，用于實現(xiàn)透明傳輸的“0比特插入法”易于硬件實現(xiàn)；全雙工通信，有較高的數據鏈路傳輸效率；所有信息幀采用CRC校驗，對信息幀進行順序編號，傳輸可靠性高；傳輸控制功能與處理功能分離。目前我國鐵路行業(yè)暫時還沒有該類產品，給子供應商帶來諸多不便。當本產品的接口和列車總線不符時，只能選擇放棄。

實用新型內容本實用新型為解決上述技術問題而提供一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，其可實現(xiàn)MVB和HDLC兩種列車總線通信協(xié)議的轉換，主要應用于在地鐵、輕軌列車和城市軌道交通系統(tǒng)中，實現(xiàn)MVB網絡控制系統(tǒng)和HDLC網絡控制系統(tǒng)的互聯(lián)，具有MVB總線主和HDLC網絡從節(jié)點的功能。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，包括主控電路、與所述的主控電路分別連接的 MVB接口電路以及HDLC接口電路；所述的主控電路包括CPU以及與所述的CPU連接的 RS232接口電路；所述的主控電路通過所述的CPU與所述的MVB接口電路和HDLC接口電路分別連接。所述的MVB接口電路包括依次連接的MVB編解碼器、MVB總線驅動器以及隔離變壓器；所述的MVB接口電路通過所述的MVB編解碼器與所述的CPU連接；設備數據自主控電路CPU發(fā)送至所述的MVB編解碼器編碼后，通過所述的MVB總線驅動器和隔離變壓器發(fā)送到MVB總線上；所述的MVB接口電路同樣接收MVB總線上的數據，通過所述的隔離變壓器和 MVB總線驅動器后發(fā)送至所述的MVB編解碼器解碼后傳送至所述的主控電路CPU。所述的HDLC接口電路包括依次連接的HDLC協(xié)議轉換芯片、RS485隔離接口電路以及用于HDLC總線受擾產生波動時，吸收電壓較高脈沖的保護器件；所述的HDLC接口電路通過所述的HDLC協(xié)議轉換芯片與所述的CPU連接；設備數據自主控電路CPU發(fā)送至HDLC 協(xié)議轉換芯片后，通過RS485隔離接口電路發(fā)送至HDLC總線上；所述的HDLC接口電路同樣接收HDLC總線上的數據，通過RS485隔離接口電路后，經HDLC協(xié)議轉換芯片送至主控電路的 CPU。 所述的MVB編解碼器與CPU之間通過雙口 RAM進行數據交換；所述的MVB編解碼器將自所述的MVB接口電路傳來的數據解碼后存儲在雙口 RAM中供CPU讀??；CPU將要發(fā)送至所述的MVB接口電路的數據存儲在雙口 RAM中供所述的MVB編解碼器讀取。所述的MVB編解碼器將自CPU傳來的數據轉化為曼徹斯特信號，通過MVB總線驅動器轉換為差分信號后經隔離變壓器發(fā)送到MVB總線上；所述的MVB總線驅動器將經所述的隔離變壓器傳來的MVB總線上的差分信號轉化為UART信號后傳送至所述的MVB編解碼器進行編解碼后送至所述的主控電路的CPU。本實用新型采用板卡式設計，可作為獨立產品使用，也可作為部件置于其他類產品中。其接口符合IEC61375-1 :2007、IS013239-2002標準的MVB和HDLC兩種列車總線接口標準，同時具有MVB和HDLC通信功能和總線主功能，設計新穎、便于安裝，在鐵路、地鐵和輕軌領域具有很高的推廣價值。其有益效果如下(1)符合IEC61375-1 :2007和IS013239-2002標準，填補了該技術領域的空白；(2)采用了板卡式設計，減少占用空間，可作為配件放在其他設備中使用，增加了產品的通用性；(3)通過了 MVB和HDLC的例行試驗，并與國外同類產品通過了接口一致性測試；(4)拓展了網絡控制系統(tǒng)的兼容性問題，為不同廠家、不同接口提供了一條便捷的解決方案，增強了產品的兼容性。基于ARM7 的 MVB-HDLC 網關，其符合 IEC61375-1 :2007、IS013239-2002 標準的 MVB 和HDLC兩種列車總線，同時具有MVB和HDLC通信功能，可實現(xiàn)MVB和HDLC兩種列車總線通信協(xié)議的轉換，MVB-HDLC網關可使多種列車總線的融合更進了一步，給混合型的列車控制提供了一種解決方案?？蓮V泛應用于地鐵、輕軌和鐵路機車等列車總線不統(tǒng)一的工業(yè)控制領域。

圖1為本實用新型實施例提供的MVB-HDLC網關的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的主控電路的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的MVB接口電路的結構示意圖；[0022]圖4為本實用新型實施例提供的HDLC接口電路的結構示意圖；圖5為本實用新型實施例提供的網絡拓撲圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參見圖1、2所示，一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，包括主控電路、MVB接口電路以及HDLC接口電路；所述的主控電路包括CPU以及與所述的CPU連接的RS232接口電路； 所述的CPU分別與所述的MVB接口電路和HDLC接口電路連接。所述的CPU是一個ARM7核的微處理器，所述的RS232接口電路包括RS232協(xié)議控制器及與所述的RS232協(xié)議控制器連接的RS232總線驅動器。所述的MVB接口電路負責MVB總線數據的編解碼和數據的輸入輸出；所述的HDLC 接口電路負責HDLC總線數據的編解碼和數據的輸入輸出；所述的主控電路是MVB-HDLC網關的核心，負責所有上層通信協(xié)議的解析和處理，包括MVB數據處理、HDLC數據處理、協(xié)議功能轉換、實現(xiàn)MVB總線主和HDLC總線主的功能和數據的中央處理。主控電路的CPU與MVB接口電路連接，實現(xiàn)MVB總線上的數據的收發(fā)和編解碼的工作；與HDLC接口電路連接，實現(xiàn)HDLC數據的應用層解析，對于HDLC總線上的數據和報文進行解析和收發(fā)。所述的主控電路的CPU接收來自HDLC接口電路和MVB接口電路的數據， 對數據進行處理，同時也要對MVB總線和HDLC總線的同步報文進行解析和處理。所述的主控電路還包括有分別與所述的CPU連接的電源接口電路、電源監(jiān)測電路、時鐘電路、復位電路以及USB接口。主控電路CPU采集到的MVB總線上的數據和HDLC總線上的數據均可通過RS232 接口和USB接口輸出，應用程序也可通過RS232接口進行下載。參見圖3，所述的MVB接口電路包括依次連接的MVB編解碼器、MVB總線驅動器、隔離變壓器以及MVB接口 ；所述的MVB接口電路通過所述的MVB編解碼器與所述的主控電路的CPU連接。所述的設備數據自主控電路的CPU傳送至MVB編解碼器編碼后，通過MVB總線驅動器和隔離變壓器經所述的MVB接口發(fā)送到MVB總線上；所述的MVB接口電路同樣可以接收MVB總線上的數據，通過所述的MVB接口、隔離變壓器、MVB總線驅動器、MVB編解碼器解碼傳送到主控電路的CPU中；通過主控電路同樣可以通過MVB接口電路發(fā)送MVB主幀。MVB編解碼器與CPU之間通過雙口 RAM進行數據交換，防止數據丟失。MVB編解碼器將讀取的數據轉化為曼徹斯特信號，通過MVB總線驅動器和隔離變壓器發(fā)送到MVB總線上；同時MVB編解碼器也可以將數據解碼后存儲在雙口 RAM中供CPU讀取；CPU也可將要發(fā)送的數據存儲在雙口 RAM中供MVB編解碼器讀取，主幀的發(fā)送由MVB編解碼器自主完成。參見圖4，所述的HDLC接口電路包括依次連接的HDLC協(xié)議轉換芯片、RS485隔離接口電路以及用于HDLC總線受擾產生波動時，吸收電壓較高脈沖的保護器件；所述的HDLC 接口電路通過所述的HDLC協(xié)議轉換芯片與所述的主控電路的CPU連接。其中，所述的HDLC協(xié)議轉換芯片與CPU之間通過數據總線和地址總線連接。HDLC協(xié)議轉換芯片將收到的HDLC數據進行解析，主控電路的CPU將HDLC協(xié)議轉換芯片視為一個外掛的RAM進行讀寫，從而實現(xiàn)HDLC協(xié)議數據的轉換。所述設備數據自主控電路CPU發(fā)送至HDLC協(xié)議轉換芯片，通過RS485接口電路發(fā)送至HDLC總線上。所述的HDLC接口電路同樣可以接收HDLC總線上的數據，通過RS485接口電路后，經過HDLC協(xié)議轉換芯片送至主控電路CPU對數據進行處理。所有的HDLC應用層協(xié)議都在HDLC接口電路的HDLC協(xié)議轉換芯片中進行解析。本實用新型實施例中，主控電路的CPU采用NXP的LPC2378，RS232協(xié)議控制器采用SIPEX的SP202EEN，MVB編解碼器采用ALTERA的EP1K50TC144-3N，MVB總線驅動器采用 MAXIM的MA3^2ESD，隔離變壓器采用VAC的T60403-Y4021-X123，HDLC協(xié)議轉換芯片采用 PERIC0M的PT7A6525，RS485隔離接口電路的接口芯片采用MAXIM的MAX1480BEPI，保護器件采用P6KE15CA。本實用新型MVB-HDLC網關配有5V電源接口，為相關產品的配套設備，一般與其它設備配合使用。電源輸入端采用日本COSEL的SUCS-1R50505C進行隔離，將外部電源與內部電源進行隔離，通過 AMS1117-3. 3、AMS1117-2. 5 和 AMS1117-1. 8 將 5V 電壓轉為 3. 3V、2. 5V 和1. 8V電壓供主控電路、MVB接口電路和HDLC接口電路使用。本實用新型實施例提供的網關硬件負責MVB、HDLC、RS232和USB物理層和鏈路層數據的解析，將解析后的數據傳送到主控電路的CPU或者MVB編解碼器；所有軟件功能都是在主控電路CPU和MVB編解碼器中進行解析，將解析后的報文傳送至接口電路；HDLC協(xié)議轉換芯片為HDLC接口電路的核心部分，用于實現(xiàn)HDLC協(xié)議的解析，完成數據轉換；RS485 隔離接口電路用于實現(xiàn)HDLC物理層接口和電氣隔離，當收到新數據時傳送至CPU引發(fā)中斷；MVB總線驅動器是MVB接口電路的核心部分，將MVB總線上的差分信號轉化為UART信號傳送至MVB編解碼器進行編解碼。本實用新型實施例所述的MVB-HDLC網關，可與列車上的MVB和HDLC網絡連接，實現(xiàn)兩種不同網絡通信協(xié)議的轉換。每種不同協(xié)議接口的設備均需要一個這種網關。通過 MVB接口電路將MVB總線上的報文解析后傳送至主控電路，主控電路針對該報文進行處理， 將HDLC電路需要的報文通過HDLC接口電路傳送至HDLC總線上。同樣，針對HDLC總線上的報文也在主控電路中進行處理，處理后的有效報文傳送至MVB總線上。如果列車總線為HDLC網絡，MVB-HDLC網關還可以作為MVB總線主，與需要轉換的設備進行MVB通信。如果列車總線為MVB網絡，MVB-HDLC網關還可以作為HDLC總線主，與需要轉換的設備如制動系統(tǒng)、空調系統(tǒng)等進行HDLC通信，從而實現(xiàn)該兩種總線的兼容。本實用新型符合IEC61375-1 :2007, IS013239-2002標準的MVB和HDLC兩種列車總線，同時具有MVB和HDLC通信功能，可實現(xiàn)MVB和HDLC兩種列車總線通信協(xié)議的轉換， 廣泛應用于地鐵、輕軌和鐵路機車等列車總線不統(tǒng)一的工業(yè)控制領域。以上公開的僅為本實用新型的具體實施例，但本專利并非局限于此，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，做出的變形應視為屬于本實用新型保護范圍。
權利要求1.一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，其特征在于，包括主控電路、與所述的主控電路分別連接的MVB接口電路以及HDLC接口電路；所述的主控電路包括CPU以及與所述的CPU連接的RS232接口電路；所述的主控電路通過所述的CPU與所述的MVB接口電路和HDLC接口電路分別連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，其特征在于，所述的MVB接口電路包括依次連接的MVB編解碼器、MVB總線驅動器以及隔離變壓器；所述的MVB接口電路通過所述的MVB編解碼器與所述的CPU連接；設備數據自主控電路CPU發(fā)送至所述的MVB 編解碼器編碼后，通過所述的MVB總線驅動器和隔離變壓器發(fā)送到MVB總線上；所述的MVB 接口電路同樣接收MVB總線上的數據，通過所述的隔離變壓器和MVB總線驅動器后發(fā)送至所述的MVB編解碼器解碼后傳送至所述的主控電路CPU。
3.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，其特征在于，所述的HDLC 接口電路包括依次連接的HDLC協(xié)議轉換芯片、RS485隔離接口電路以及用于HDLC總線受擾產生波動時，吸收電壓較高脈沖的保護器件；所述的HDLC接口電路通過所述的HDLC協(xié)議轉換芯片與所述的CPU連接；設備數據自主控電路CPU發(fā)送至HDLC協(xié)議轉換芯片后，通過 RS485隔離接口電路發(fā)送至HDLC總線上；所述的HDLC接口電路同樣接收HDLC總線上的數據，通過RS485隔離接口電路后，經HDLC協(xié)議轉換芯片送至所述的主控電路的CPU。
4.根據權利要求2所述的一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，其特征在于，所述的MVB編解碼器與CPU之間通過雙口 RAM進行數據交換；所述的MVB編解碼器將自所述的MVB接口電路傳來的數據解碼后存儲在雙口 RAM中供CPU讀??；CPU將要發(fā)送至所述的MVB接口電路的數據存儲在雙口 RAM中供所述的MVB編解碼器讀取。
5.根據權利要求2所述的一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，其特征在于，所述的MVB 編解碼器將自CPU傳來的數據轉化為曼徹斯特信號，通過MVB總線驅動器轉換為差分信號后經隔離變壓器發(fā)送到MVB總線上；所述的MVB總線驅動器將經所述的隔離變壓器傳來的 MVB總線上的差分信號轉化為UART信號后傳送至所述的MVB編解碼器進行編解碼后送至所述的主控電路的CPU。
專利摘要本實用新型公開了一種基于ARM7的MVB-HDLC網關，包括主控電路、MVB接口電路以及HDLC接口電路；所述的主控電路包括CPU以及與所述的CPU連接的RS232接口電路；所述的CPU分別與所述的MVB接口電路和HDLC接口電路連接。本實用新型符合IEC61375-12007、ISO13239-2002標準的MVB和HDLC兩種列車總線，同時具有MVB和HDLC通信功能，可實現(xiàn)MVB和HDLC兩種列車總線通信協(xié)議的轉換，廣泛應用于地鐵、輕軌和鐵路機車等列車總線不統(tǒng)一的工業(yè)控制領域。
文檔編號H04L29/06GK202035007SQ20112009260
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權日2011年3月31日
發(fā)明者劉瑞 申請人:華車(北京)交通裝備有限公司, 廣州中車軌道交通裝備股份有限公司