基于FIP通信的网络控制模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于FIP通信的网络控制模块，网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，FPGA芯片采用XC6SLX9-2FTG256C系列芯片，FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIP1 Panel和WroldFIP2 Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIP1 Panel和WroldFIP2 Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，背板的电源总线通过电源转换器DC/DC转换成1.8V为网络控制模块的板卡供电，基于FIP通信的网络控制模块，FIP接口端采用变压器隔离，增加了整个系统的抗干扰性和稳定性。同时控制网卡硬件采用XC6SLX9-2FTG256C系列的FPGA芯片，具有良好的复用性和可扩展性，满足了现阶段机车总线差异化仍可复用的迫切需求。符合FIP领域的网络标准NFC46-604并且兼容国际标准IEC1158-2。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及WorldFIP通信
，具体涉及一种基于FIP通信的网络控制模块。
技术介绍
WorldFip用于自动化系统的现场总线，提供现场设备和控制器及控制器之间的数字化连接，WorldFip与Internet类似，使用曼彻斯特码传输。但它是一种令牌网。网络由仲裁器和若干用户站组成，其主要特点可归纳为实时性、同步性、可靠性。WorldFip目前使用的传输速率是31.25K，1M和2.5M。典型速率为1M bit/s。典型的传输介质是工业级屏蔽双绞线。对接线盒、9针D型插头座等都有严格的规定。每个网段最长为1公里。加中继器(Repeater)以后可扩展到5公里。伴随着我国经济持续增长，铁路交通运输行业也得到了突飞猛进的发展，而铁路交通的快速发展势必要保证铁路运行的安全性、稳定性和可靠性。而WorldFIP、MVB、HDLC、CAN等总线接口是机车上应用最为广泛的总线接口。由于WorldFip现场总线在实时性、同步性、冗余性方面独具特色。速度更高的、以光纤为介质的高速网也不断推出。预计将来的几年中，WorldFip总线将会得到越来越广泛的应用，但是WorldFip现场总线不但严格定义了通讯协议，也严格定义了符合工业标准的传输介质、接线盒、插头座等。而标准的FIP控制卡必须采用FULLFIP2控制芯片，实现与FIP网络的机车的数据采集，否则无法实现符合网络通信，为了实现机车多种总线的数据交互通信，开发一款基于FPGA处理器并可自主编程的FIP的网络控制卡显得非常必要。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于FIP通信的网络控制模块，主要用于扩展WorldFIP通信，克服现有技术的局限性。本专利技术所采用的技术方案是网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，所述的FPGA芯片采用XC6SLX9-2FTG256C系列芯片，所述的FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板 WroldFIPlPanel 和 WroldFIP2Panel 进行通信，2 路外部接口面板 WroldFIPlPanel 和Wr0ldFIP2Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，背板的电源总线通过电源转换器DC/DC转换成1.8V为网络控制模块的板卡供电，所述的FIP总线控制器通过三路八位双向OCTAL BUS SWITCH与其他模块进行通信。还包括可选的RS485、RS422和RS232电路，该电路位于异步串口通信UART处共用一个DB9接口。还包括扩展8路面板LED指示灯接口电路，用于指示通信状态。所述的背板的电源总线的电源为24V，经过1次电源转换器DC/DC转换为5V，再经过1次电源转换器DC/DC转换为1.8V、3.3V和1.2V, 1.8V为核心控制芯片供电，3.3V和1.2V为其它电路供电。还包括接口电路RS232_EN, RS485_EN, RS422_EN和扩展8路面板LED指示灯接口电路，通过0欧电阻来选择所述的接口电路。还包括面板连接器，用于将以太网差分信号和异步串口通信UART信号连接至此面板连接器。本专利技术的有益效果是:基于FIP通信的网络控制模块，FIP接口端采用变压器隔离，增加了整个系统的抗干扰性和稳定性。同时控制网卡硬件采用XC6SLX9-2FTG256C系列的FPGA芯片，具有良好的复用性和可扩展性，满足了现阶段机车总线差异化仍可复用的迫切需求。符合FIP领域的网络标准NFC46-604并且兼容国际标准IEC1158-2。【附图说明】图1为本专利技术基于FIP通信的网络控制模块原理框图。【具体实施方式】现结合附图1对专利技术做进一步的说明，一种基于FIP通信的网络控制模块，该网络控制模块的核心控制芯片为XC6SLX9-2FTG256C系列的FPGA芯片和自主研发的IP核。IP核是指FIP总线控制器(软件实现)，网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，其供电是来自背板BackBoard的24V电源总线，24V电源经电源转换器DC/DC转换DC5V后再通过电源转换器DC/DC转换成DC1.8V供核心控制芯片XC6SLX9-2FTG256C，DC5V转换成DC3.3V和DC1.2V供其他电路使用，目的是使供电更加稳定可靠。基于FIP通信的网络控制模块采用自主研发的FPGA IP核(FIP总线控制器)，FIP总线控制器包括两路冗余的Wro 1 dFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIPlPanel和WroldFIP2Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIPlPanel和WroldFIP2Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，增加了整个系统的抗干扰性和稳定性。网络控制模块还包括可选的RS485、RS422和RS232电路，该电路位于异步串口通信UART处共用一个DB9接口。该网络控制模块还包括接口电路RS232_EN，RS485_EN, RS422_EN以及扩展8路面板LED指示灯电路，通过0欧电阻来选择上述不同的接口电路，LED指示灯用于指示通信状态。FIP总线控制器通过三路八位双向OCTAL BUS SWITCH与其他模块进行通信，FIP总线控制器通过三路八位双向OCTAL BUS SWITCH与其他模块进行通信CPLD用于实现启动管理等。图1中的Board to Board Connector用于与子板SSFIP3U_10_Subcard相连，将以太网差分信号及UART(RS232、RS485、RS422)信号通过此连接器连接到面板连接器。FIP总线控制器除了实现曼彻斯特编码、解码功能之外，它还提供总线监听与看门狗功能，这为总线的热备份、总线冗余提供了方便，提高了总线的安全性。基于FIP通信的网络控制模块用于扩展WorldFIP通信和数据处理，实现与FIP网络的机车的数据采集，采集的数据包括过程数据和消息数据，此模块包含RS485、RS422和RS232电路，一路千兆以太网扩展RJ45接口。该网络控制模块符合相关的国际标准，并且高可靠、稳定的功能。能够满足当下机车WorldFIP总线的应用，实现机车多种总线的数据交互通信。具有如下特性:?采用FPGA通过编程实现符合IEC61375标准的实时协议?符合FIP领域的网络标准:NFC 46-604?兼容国际领域的网络标准:IEC 1158-2.?网络带宽 32.25K bits/sec, 1M bit/sec 或者 2.5M bits/sec此网络控制模块具有独立中央处理器FPGA，能够通过独立软件实现特有的功能。用于将机车实时总线数据和实时报警信息进行完整监测、选择性捕捉、按需求处理和保存的车载综合信息；还包括用于将机车实时总线数据、报警信息环境变量、非实时故障数据进行车地传输。以确保相互之间能够通过WorldFIP总线、以太网总线、CAN总线、串口总线、精简版CPCI总线等进行不同数据的交互工作。具有良好的复用性和可扩展性，满足了现阶段机车总线差异化仍可复用的迫切需求。【主权项】1.基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于:网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，所述的F本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，所述的FPGA芯片采用XC6SLX9‑2FTG256C系列芯片，所述的FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，背板的电源总线通过电源转换器DC/DC转换成1.8V为网络控制模块的板卡供电，所述的FIP总线控制器通过三路八位双向OCTALBUS SWITCH与其他模块进行通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广泰，姜正，高海增，王占宇，杜海宾，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21