專利名稱：Rs422-can通信網(wǎng)關(guān)和軌道車輛控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型 涉及信號(hào)處理技術(shù)，尤其涉及一種RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)和軌道車輛控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，RS422接口電路在鐵路機(jī)車、輕軌、地鐵等軌道車輛內(nèi)部的各終端設(shè)備廣泛應(yīng)用，RS422接口電路標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，特點(diǎn)是低阻抗傳輸線對(duì)電氣噪聲不敏感、易實(shí)現(xiàn)光電隔離、布線簡(jiǎn)單、傳輸速率高，傳輸距離很長(zhǎng)，而且RS422接口電路為全雙工通信方式，能夠支持多機(jī)通信，保證了各終端設(shè)備通信的可靠性和實(shí)時(shí)性。隨著交通安全等多方面的應(yīng)用需要，對(duì)軌道車輛內(nèi)部各終端設(shè)備的監(jiān)控顯得尤為重要。目前，軌道車輛內(nèi)的控制中心一般采用直通導(dǎo)線式的控制方式對(duì)各終端設(shè)備進(jìn)行分散控制。由于直通導(dǎo)線式的控制方式導(dǎo)線數(shù)量極多，從而導(dǎo)致接點(diǎn)處發(fā)生故障的幾率很大，因此，系統(tǒng)的可靠性很低，故障率高，維修難度很大。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)和軌道車輛控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型一方面提供一種RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，包括根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的格式進(jìn)行從源協(xié)議格式到目標(biāo)協(xié)議格式轉(zhuǎn)換的C8051F040處理器，處理所述C8051F040處理器與終端設(shè)備之間交互RS422數(shù)據(jù)信號(hào)的RS422接口模塊以及處理所述C8051F040處理器與控制中心之間交互CAN數(shù)據(jù)信號(hào)的CAN接口模塊；其中，所述C8051F040處理器分別與所述RS422接口模塊和所述CAN接口模塊相連。如上所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，還包括對(duì)所述CAN數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電隔離接口模塊，所述光電隔離接口模塊分別與所述C8051F040處理器和所述CAN接口模塊相連。如上所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，還包括對(duì)所述RS422數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電隔離接口模塊，所述光電隔離接口模塊分別與所述C8051F040處理器和所述RS422接口模塊相連。如上所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，還包括電源模塊，所述電源模塊通過集成電路ZUS152405模塊進(jìn)行電壓變化向所述光電隔離接口模塊供電，且所述ZUS152405模塊通過集成電路ASl 115M3模塊進(jìn)行電壓變化向所述C8051F040處理器供電。[0015]本實(shí)用新型另一方面提供一種軌道車輛控制系統(tǒng)，包括如上所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，以及控制中心和至少兩個(gè)終端設(shè)備，其中，所述RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)分別與所述終端設(shè)備和CAN總線相連，所述CAN總線與所述控制中心相連。本實(shí)用新型提供的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)和軌道車輛控制系統(tǒng)，通過RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)或CAN數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)或RS422數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過對(duì)應(yīng)的接口向外發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了控制中心基于CAN總線對(duì)軌道車輛內(nèi)的各終端設(shè)備進(jìn)行控制，避免了多信號(hào)線的弊端，提高了通信的可靠性和靈活性，并且節(jié)約了成本。

圖I為本實(shí)用新型RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型軌道車輛控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖I為本實(shí)用新型RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示，該網(wǎng)關(guān)包括根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的格式進(jìn)行從源協(xié)議格式到目標(biāo)協(xié)議格式轉(zhuǎn)換的C8051F040處理器11，處理C8051F040處理器11與終端設(shè)備之間交互RS422數(shù)據(jù)信號(hào)的RS 422接口模塊12，以及處理C8051F 040處理器11與控制中心之間交互CAN數(shù)據(jù)信號(hào)的CAN接口模塊13 ;其中，C8051RM0處理器11分別與RS422接口模塊12和CAN接口模塊13相連。具體地,控制中心基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)協(xié)議可以對(duì)所有掛接在CAN總線上的所有終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。CAN總線具有高傳輸速率，40米之內(nèi)可提供高達(dá)IMbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此使得實(shí)時(shí)控制變得非常容易；CAN總線具有自動(dòng)檢錯(cuò)機(jī)制和自動(dòng)重發(fā)功能，終端設(shè)備在錯(cuò)誤嚴(yán)重時(shí)可以退出總線，使網(wǎng)絡(luò)性能不被壞節(jié)點(diǎn)影響，CAN總線可以動(dòng)態(tài)加載節(jié)點(diǎn)，使得整個(gè)系統(tǒng)不用為了單個(gè)結(jié)點(diǎn)而停機(jī)，可大大減少停機(jī)的損失。具體地，C8051F040處理器11的內(nèi)核采用CIP-51微控制器，它與MCS-51指令集完全兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn)803x/805x匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。CIP-51內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn)8052的所有外設(shè)部件，包括5個(gè)14位的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、兩個(gè)全雙工UART串行接口、256字節(jié)內(nèi)部RAM、128字節(jié)特殊功能寄存器地址空間及8個(gè)8位寬的I/O端口，電池模塊，定時(shí)器，C8051RM0處理器11通過UARTl與RS422接口模塊12相連，并通過UART2與CAN接口模塊13相連，其中，C8051RM0處理器11上UARTl的串口接收端RXl與RS422接口模塊12中的發(fā)送接口電路相連，C8051F040處理器11通過RXl接收終端設(shè)備通過RS422接口模塊12中的發(fā)送接口電路發(fā)送的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)。C8051RM0處理器11根據(jù)內(nèi)部嵌入的RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議將通過RXl接收的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)的格式轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)的格式；UART2上的串口發(fā)送端TX2與CAN接口模塊13中的接收接口電路相連，與CAN總線相連的控制中心通過CAN接口模塊13中的接收接口電路接收C8051F040處理器11通過TX2發(fā)送的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)。C8051RM0處理器11上UART2的串口接收端RX2與CAN接口模塊13中的發(fā)送接口電路相連，C8051F040處理器11通過RX2接收控制中心通過CAN接口模塊13中的發(fā)送接口電路發(fā)送的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)，C8051RM0處理器11根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議將通過RX2接收的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)的格式轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)的格式；UART2上的串口發(fā)送端TX2與RS422接口模塊12中的接收接口電路相連，終端設(shè)備通過RS422接口模塊12中的接收接口電路接收C8051F040處理I器11通過TX2發(fā)送的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)。在上述具體的實(shí)施過程中，C8051F040處理器11通過軟件狗進(jìn)行監(jiān)控，以便執(zhí)行程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)對(duì)RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)上電復(fù)位，使網(wǎng)關(guān)工作穩(wěn)定可靠。本實(shí)施例提供的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，通過RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)或CAN數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)或RS422數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過對(duì)應(yīng)的接口向外發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了控制中心基于CAN總線對(duì)軌道車輛內(nèi)的各終端設(shè)備進(jìn)行控制，避免了多信號(hào)線的弊端，提高了通信的可靠性和靈活性，并且節(jié)約了成本。 圖2為本實(shí)用新型RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，基于圖I所示，該網(wǎng)關(guān)還包括對(duì)CAN數(shù)據(jù)信號(hào)和RS422數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電隔離接口模塊14，C8051F040處理器11通過光電隔離接口模塊14分別與CAN接口模塊13和RS422接口模塊12相連。由于測(cè)控裝置與被測(cè)的電子裝置之間不可避免地要進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，信號(hào)在傳輸過程中很易受到干擾，導(dǎo)致傳輸信號(hào)發(fā)生畸變或失真；另外，在通過較長(zhǎng)電纜連接的相距較遠(yuǎn)的裝置之間，常因裝置間的地線電位差，導(dǎo)致地環(huán)路電流，對(duì)電路形成共模干擾電壓。為確保長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃?，可采用光電耦合隔離措施，將兩個(gè)電路的電氣連接隔開，切斷可能形成的環(huán)路，使它們相互獨(dú)立，提高電路系統(tǒng)的抗干擾性能。光電隔離接口模塊14的實(shí)現(xiàn)原理是把發(fā)光二極管和光敏三極管組裝在一起并封裝在一個(gè)管殼內(nèi)組成的。發(fā)光二極管兩端為信號(hào)輸入端，光敏三極管集電極和發(fā)射極分別作為光電耦合器的輸出端，它們之間的信號(hào)傳輸是靠發(fā)光二極管在信號(hào)電壓的控制下發(fā)光，傳給光敏三極管來完成的。當(dāng)電信號(hào)送入光電稱合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極管通過電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，電路導(dǎo)通。當(dāng)輸入端無信號(hào)，發(fā)光二極管不亮，光敏三極管截止，電路截止。由于光電隔離接口模塊14完全密封在一個(gè)管內(nèi)，或是被壓膜塑料封裝，所以不會(huì)受到外界光的干擾。其中，發(fā)光二極管的電阻非常小，而干擾源的內(nèi)阻一般很大，能夠傳送到光電隔離接口模塊14的輸入端的干擾信號(hào)就變得很?。还怆姼綦x接口模塊14的輸入回路與輸出回路之間沒有電器聯(lián)系，之間分布的電容極小而絕緣電阻又很大，因此回路一端的各種干擾噪聲都很難傳到另一端，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生；光電隔離接口模塊14的響應(yīng)速度極快，其響應(yīng)延遲時(shí)間只有IOii s左右，適于對(duì)響應(yīng)速度要求很高的場(chǎng)
口 o本實(shí)施例提供的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，通過光電隔離接口模塊對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行光電處理，實(shí)現(xiàn)了在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)能有效地抑制尖脈沖和各種噪聲干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。圖3為本實(shí)用新型RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，基于圖I所示，該網(wǎng)關(guān)還包括電源模塊15，電源模塊15通過集成電路ZUS152405模塊16進(jìn)行電壓變化向光電隔離接口模塊14供電，且ZUS152405模塊16通過集成電路ASll 15M3模塊17進(jìn)行電壓變化向C8051F040處理器11供電。優(yōu)選地，電源模塊15外接DC24V電源，通過集成電路ZUS152405模塊16轉(zhuǎn)化為DC5V為光電隔離接口模塊14供電，ZUS152405模塊16即DC5V通過集成電路AS1115M3模塊17轉(zhuǎn)化為DC3. 3V為C8051F040處理器11供電，從而C8051F040處理器11中的電源可 以作為備用電源。圖4為本實(shí)用新型軌道車輛控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，該系統(tǒng)包括RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)1，以及控制中心2和至少兩個(gè)終端設(shè)備3，其中，RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)I分別與終端設(shè)備3和控制中心2相連。其中，RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)I可以為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，終端設(shè)備3和控制中心2為本實(shí)用新型實(shí)施例中所涉及的終端設(shè)備和控制中心。本實(shí)施例提供的軌道車輛控制系統(tǒng)中各裝置的功能和處理流程，可以參見上述裝置實(shí)施例，此處不再贅述。本實(shí)施例提供的軌道車輛控制系統(tǒng)，通過RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的RS422數(shù)據(jù)信號(hào)或CAN數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的CAN數(shù)據(jù)信號(hào)或RS422數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過對(duì)應(yīng)的接口向外發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了控制中心基于CAN總線對(duì)軌道車輛內(nèi)的各終端設(shè)備進(jìn)行控制，避免了多信號(hào)線的弊端，提高了通信的可靠性和靈活性，并且節(jié)約了成本。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，其特征在于，包括根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的格式進(jìn)行從源協(xié)議格式到目標(biāo)協(xié)議格式轉(zhuǎn)換的C8051F040處理器，處理所述C8051F040處理器與終端設(shè)備之間交互RS422數(shù)據(jù)信號(hào)的RS422接口模塊，以及處理所述C8051F040處理器與控制中心之間交互CAN數(shù)據(jù)信號(hào)的CAN接口模塊；其中， 所述C8051F040處理器分別與所述RS422接口模塊和所述CAN接口模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，其特征在于，還包括 對(duì)所述CAN數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電隔離接口模塊，所述光電隔離接口模塊分別與所述C8051F040處理器和所述CAN接口模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，其特征在于，還包括 對(duì)所述RS422數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電隔離接口模塊，所述光電隔離接口模塊分別與所述C8051F040處理器和所述RS422接口模塊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，其特征在于，還包括 電源模塊，所述電源模塊通過集成電路ZUS152405模塊進(jìn)行電壓變化向所述光電隔離接口模塊供電，且所述ZUS152405模塊通過集成電路AS1115M3模塊進(jìn)行電壓變化向所述C8051F040處理器供電。
5.一種軌道車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)，以及控制中心和至少兩個(gè)終端設(shè)備，其中，所述RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)分別與所述終端設(shè)備和CAN總線相連，所述CAN總線與所述控制中心相連。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)和軌道車輛控制系統(tǒng)，其中，該網(wǎng)關(guān)包括根據(jù)RS422-CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的格式進(jìn)行從源協(xié)議到目標(biāo)協(xié)議轉(zhuǎn)換的C8051F040處理器，處理C8051F040處理器與終端設(shè)備之間交互RS 422數(shù)據(jù)信號(hào)的RS422接口模塊以及處理C8051F040處理器與控制中心之間交互CAN數(shù)據(jù)信號(hào)的CAN接口模塊；C8051F040處理器分別與RS422接口模塊和CAN接口模塊相連。通過本實(shí)用新型提供的RS422-CAN通信網(wǎng)關(guān)和軌道車輛控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了控制中心基于CAN總線對(duì)軌道車輛內(nèi)的各終端設(shè)備進(jìn)行控制，避免了多信號(hào)線的弊端，提高了通信的可靠性和靈活性，并且節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)H04L12/40GK202424761SQ20112044381
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者劉博 , 陳玉飛 申請(qǐng)人:中國(guó)北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心