一种铁路实时以太网TRDP网关制造技术

本发明专利技术公开了一种铁路实时以太网TRDP网关，包括：UART接口、主控制模块、以太网硬核协议栈模块和以太网总线接口；其中，主控制模块分别与以太网硬核协议栈模块、UART接口连接；以太网硬核协议栈模块与以太网总线接口连接；太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输。采用本发明专利技术实施例，通过硬件化TCP/IP协议栈芯片独立于MCU运作，优化了MCU的网络结构，满足铁路以太网对实时性的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路实时以太网TRDP网关
本专利技术涉及车辆和铁路列车
，尤其涉及一种铁路实时以太网TRDP网关。
技术介绍
过去的铁路用的网络技术最快仅为数Mbit/秒，随着监控并记录车辆和装备的情况、配备客户使用的无线LAN等通信功能、车内监控摄像头像素的增加、车内显示器的大型化和高画质化等功能的不断强化，数据传输速度已经无法满足了，于是，作为能够实现10Mbit/秒以上的数据传输技术，以太网成为了众望所归。而目前实时以太网的列车车辆总线国际标准为IEC61375-2-3，新标准会逐步应用到中国轨道交通领域。随着铁路行业的发展，实时的以太网会得到广泛的应用，但由于铁路通讯网络的专用性和强针对性(主要应用于铁路和部分电力系统等一些特殊领域)，用于实现TRDP(TrainReal-timeDataProtocol，简称TRDP)协议转换成其他数据形式，如TRDP转换成UART等数据形式的实时以太网关还是一片空白。现有的数据转换形式主要是依赖以太网软核协议栈，协议栈是指网络中各层协议的总和，其形象反映了一个网络中文件的传输过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。目前使用最广泛的是英特网协议栈，由上到下的协议分别是：1、应用层(HTTP，FTP，TFTP，TELNET，DNS，EMAIL等)；2、运输层(TCP，UDP)；3、网络层(IP)；4、链路层(WI-FI，以太网，令牌环等)；5、物理层(MAC)。而现有的铁路以太网主要是通过MCU实现的，需要外设物理层以太网控制芯片，芯片内部还需要撰写TCP/IP协议栈的上层协议命令，属于软件协议栈。如果现有的系统是使用低端单片机，那么整个系统结构，包括主单片机都需要更换，才能实现以太网功能。另外，由于MCU不仅要实现以太网功能，还需要对车辆的其他功能进行控制，以太网的数据转换占用了MCU大量资源，导致内存成本增加，而且软件协议栈的实时性较差，无法满足铁路以太网对实时性的要求。
技术实现思路
本专利技术实施例提出一种铁路实时以太网TRDP网关，通过硬件化TCP/IP协议栈芯片独立于MCU运作，优化了MCU的网络结构，满足铁路以太网对实时性的要求。本专利技术实施例提供一种铁路实时以太网TRDP网关，包括：UART接口、主控制模块、以太网硬核协议栈模块和以太网总线接口；其中，所述主控制模块分别与所述以太网硬核协议栈模块、UART接口连接；所述以太网硬核协议栈模块与所述以太网总线接口连接；所述以太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输。进一步的，所述以太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输，具体为：所述以太网硬核协议栈模块根据所述TCP/IP协议，将所述主控制模块发送过来的通信信号转换成IP数字信号，再通过所述以太网总线接口发送给所述列车通信网；其中，所述通信信号由所述车载设备发送，并由所述UART接口接收；以及，所述以太网硬核协议栈模块根据所述TCP/IP协议，将所述以太网总线接口接收的IP数字信号转换成并行数据信号，再依次通过所述主控制模块、UART接口发送给所述车载设备。进一步的，所述以太网硬核协议栈模块是型号为W5300的芯片。进一步的，所述主控制模块包括LPC177x微处理器和硬件看门狗CAT706。进一步的，所述主控制模块与所述以太网硬核协议栈模块连接，具体为：所述型号为W5300的芯片的数据线和地址线分别与所述LPC177x微处理器连接。进一步的，所述的铁路实时以太网TRDP网关还包括：网络隔离变压器；所述网络隔离变压器连接在所述以太网硬核协议栈模块和以太网总线接口之间。进一步的，所述网络隔离变压器由型号为MS10232NL的芯片组成。进一步的，所述主控制模块用于系统初始化、TRDP以太网和UART数据交换，具体步骤为：接收UART网络的TRDP配置参数信息；参数信息包括默认TCMS主机IP、DNS主机IP、本模块IP与端口；检测TRDP总线的TTDB列车网络拓扑包，配置静态和动态列车网络拓扑参数；发送DNS请求包，获得实际编组下的TCMS的IP地址；根据所述静态和动态列车网络拓扑参数和所述实际编组下的TCMS的IP地址，实现接收TCMS组播信息和发送给TCMS单播通信的数据交换。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的一种铁路实时以太网TRDP网关，包括UART接口、主控制模块、以太网硬核协议栈模块和以太网总线接口。其中，主控制模块分别与以太网硬核协议栈模块、UART接口连接；以太网硬核协议栈模块与以太网总线接口连接；以太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输。相比于现有技术依赖于MCU实现的软件协议栈，本专利技术的以太网硬核协议模块能够独立于MCU运作，信息的进栈/出栈，封包/解包等网络数据处理全部在全硬核协议栈中进行，卸载了MCU对于以太网庞大数据处理的负载，不占用MCU资源，保证了MCU高速稳定的通信速率。另外，硬核协议栈模块优化了MCU的网络功能，使得低端单片机结构的系统无需更换单片机和增加软件开发成本，缩短了产品开发时间，便于产品更新。附图说明图1是本专利技术提供的铁路实时以太网TRDP网关的一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术提供的主控制模块的一种实施例的电路结构图；图3是本专利技术提供的以太网硬核栈协议模块的一种实施例的电路示意图；图4是本专利技术提供的铁路实时以太网TRDP网关的另一种实施例的结构示意图；图5是本专利技术提供的网络隔离变压器器的一种实施例的电路结构示意图；图6是本专利技术提供的以太网接口的一种实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，是本专利技术提供的铁路实时以太网TRDP网关的一种实施例的结构示意图。如图1所示，该以太网TRDP网关包括：UART接口101、主控制模块102、以太网硬核协议栈模块103和以太网总线接口104。其中，主控制模块102分别与以太网硬核协议栈模块103、UART接口101连接。太网硬核协议栈模块103与以太网总线接口104连接。以太网硬核协议栈模块103用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输。在本实施例中，UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，简称UART)，用于异步通信，本专利技术的UART接口101与外部车载设备连接，用于接收和发送并行数据信号。在本实施例中，主控制模块102包括LPC177x微处理器和硬件看门狗CAT706。LPC177x微处理器是恩智浦推出集成LCD图像控制器，高达512KB的片上闪存程序存储器，具有系统编程(ISP)和在应用中编程(IAP)功能，96KB的片上SRAM，4KB的片上EEPROM。主控制模块1包括LPC177x微处理器、时钟电路、复位电路、滤波电路、JTAG下载电路和CPU电源管理芯片。为了更好的说明本专利技术，参见图2，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路实时以太网TRDP网关，其特征在于，包括：UART接口、主控制模块、以太网硬核协议栈模块和以太网总线接口；其中，所述主控制模块分别与所述以太网硬核协议栈模块、UART接口连接；所述以太网硬核协议栈模块与所述以太网总线接口连接；所述以太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种铁路实时以太网TRDP网关，其特征在于，包括：UART接口、主控制模块、以太网硬核协议栈模块和以太网总线接口；其中，所述主控制模块分别与所述以太网硬核协议栈模块、UART接口连接；所述以太网硬核协议栈模块与所述以太网总线接口连接；所述以太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输。2.根据权利要求1所述的铁路实时以太网TRDP网关，其特征在于，所述以太网硬核协议栈模块用于根据TCP/IP协议，实现车载设备和列车通信网的数据传输，具体为：所述以太网硬核协议栈模块根据所述TCP/IP协议，将所述主控制模块发送过来的通信信号转换成IP数字信号，再通过所述以太网总线接口发送给所述列车通信网；其中，所述通信信号由所述车载设备发送，并由所述UART接口接收；以及，所述以太网硬核协议栈模块根据所述TCP/IP协议，将所述以太网总线接口接收的IP数字信号转换成并行数据信号，再依次通过所述主控制模块、UART接口发送给所述车载设备。3.根据权利要求1所述的铁路实时以太网TRDP网关，其特征在于，所述以太网硬核协议栈模块是型号为W5300的芯片。4.根据权利要求3所述的铁路实时以太网TRDP网关，其特征在于，所述主...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗仁胜，
申请(专利权)人：广州众志诚信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44