本发明专利技术公开了一种基于ＡＲＭ７的ＷＴＢ－ＣＡＮ网关，其特征在于包括ＷＴＢ板卡、ＣＡＮ板卡、ＣＰＵ板卡、电源板卡和背板，所述的ＷＴＢ板卡、ＣＡＮ板卡和ＣＰＵ板卡都是通过背板上的背板总线相连接，而电源板卡为ＷＴＢ板卡、ＣＡＮ板卡和ＣＰＵ板卡提供工作电压；所述的ＷＴＢ板卡负责ＷＴＢ总线设备的数据采集和传输；所述的ＣＡＮ板卡负责ＣＡＮ总线设备的数据采集和控制；所述的ＣＰＵ板卡负责ＷＴＢ总线和ＣＡＮ总线设备数据的中央处理以及生成ＲＳ２３２监控数据流。本网关是一种符合国际标准的ＴＣＮ网络设备，具有设计新颖、高可靠性等特点，适合在我国铁路行业等领域广泛的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术所述的基于ARM7的WTB-CAN网关涉及计算机通讯网络控制系 统。广泛应用于铁路列车、地铁列车和城市轨道交通车辆等实时性要求较高的 工业控制领域。
技术介绍
随着铁路跨越式发展的需要，CRH5、 CRH2、 HXD1等列车在国内主干线 路上广泛地应用，国外先进的TCN网络控制技术已引入国内。同时我国的电力 机车车辆也开始陆续采用TGN技术，即通过TCN网络解决现场所有信号的采 集与控制等问题。正C61375-1《列车通信网络》(简称TCN标准)，是一项国际标准，也是我 国铁路行业标准TB/T3035-2002。 TCN标准定义了多功能车辆总线MVB和绞线 式列车总线WTB两种形式，是为铁路行业这一特殊应用领域设计的现场总线标 准，它制定了一个开放的通信系统，从而使得各种铁道机车车辆能够相互联挂、 不同厂商的设备能够互联。CAN总线是公认的最具发展前途的现场总线之一，IS011898标准是它的国 际标准。CAN总线标准遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理层、数据链路层 和应用层。CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制系统的串行通信网 络，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。目前，由于国内CAN接口列车安全监控系统的服务要求，需要通过CAN 接口，将列车运行数据传送到列车安全监控系中，方便于列车行车安全及维护。 于是WTB-CAN网关便成为TCN网络控制系统必需的关键设备，使得CAN与 WTB网络达到无缝地结合。虽然用产可以直接采购国外的WTB-CAN网关，但 是国内还没有应用于机车车辆行业的具有自主知识产权的WTB-CAN网关，所 以WTB-CAN网关的研制成功，标志着全部WTB-CAN转换技术已经攻克，填补了国内这一领域的空白，使我国的TCN网络控制技术上了一个新台阶，对于国内铁路机车车辆行业的技术创新具有现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的WTB-CAN网关，主要应用于铁路列车、 地铁列车和城市轨道交通行业的WTB网络控制系统中，连接CAN总线接口的 网络设备，使之既具有了 WTB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能， 也具有了 CAN链路层管理功能和应用层功能。本专利技术的技术解决方案是这样实现的一种基于ARM7的WTB-CAN网关，其特征在于包括WTB板卡、CAN板 卡、CPU板卡、电源板卡和背板。所述的WTB板卡、CAN板卡和CPU板卡都 是通过背板上的背板总线相连接，而电源板卡为WTB板卡、CAN板卡和CPU 板卡提供工作电压；所述的WTB板卡负责WTB总线设备的数据采集和传输； 所述的CAN板卡负责CAN设备的数据采集和控制;所述的CPU板卡负责WTB 总线和CAN总线设备数据的中央处理及生成用于列车车辆诊断分析的RS232 数据流。所述的WTB板卡包括WTB协议控制电路、FPGA编解码处理器和WTB 总线驱动器。所述的设备数据流从背板总线经FPGA编解码处理器允许，传入 WTB协议控制电路转化为HDLC格式报文，传送到FPGA编解码处理器生成曼 彻斯特信号，再通过WTB总线驱动器进行信号调整，传送到WTB总线上去； 所述WTB总线板卡还可以接收WTB车辆总线上的传输数据，经过处理后回传 到背板的背板总线上。所述的CAN板卡包括FPGA逻辑处理器、CAN协议控制器、CAN隔离光 耦和CAN总线收发器，所述的设备数据流从背板总线传送到FPGA逻辑处理器 中和CAN协议控制器转化为链路报文，通过CAN隔离光耦变成隔离的信号电 平，经CAN总线收发器调制成差分信号传送到CAN总线上去；所述CAN总线 板卡还可以接收CAN总线上的传输数据，经过处理后回传到背板的背板总线上。所述的CPU板卡包括中央处理器、电平转换电路和RS232协议控制器，所 述的中央处理器分别传送WTB总线和CAN总线数据流，经过背板的背板总线 传入WTB总线板卡和CAN总线板卡，同时中央处理器将采集的数据信息生成 用于列车车辆诊断分析的数据流，从RS232接口输出。所述的WTB协议控制电路以査询方式读取WTB过程数据、消息数据或监 视数据，转化为HDLC报文格式，传入FPGA编解码处理器中组成曼彻斯特码 信号，或者将来自FPGA编解码处理器的曼彻斯特码信号，经过处理解析为标 准并行信号数据，传入WTB协议控制电路。所述的FPGA编解码处理器是将来自WTB协议控制电路的HDLC报文转 化为曼彻斯特码信号，送入WTB总线驱动器生成标准差分信号，或者将来自 WTB总线驱动器的差分信号，转化为串行数据传送到WTB协议控制电路。所述的WTB总线驱动器将来自FPGA编解码处理器的曼彻斯特信号转化为 标准的差分信号，传到WTB总线上，或者将来自WTB总线上的差分信号转化 为FPGA编解码处理器可识别的曼彻斯特信号。所述的CAN协议控制器是将来自FPGA逻辑处理器的数据流转化为链路报 文格式的电平信号，送入CAN隔离光耦，或者将来自CAN隔离光耦的链路报 文，转化为标准的数据流传送到FPGA逻辑处理器。所述的背板总线结构将各种板卡组合成一个整体设备，电源板卡采用模块 化设计提供整个试验平台的供电。与现有技术相比较，本网关解决了专用绞线式列车总线WTB和通用CAN 的数据通讯问题，具有设计新颖、高可靠性、高灵活性和成本低廉的特点，在 机车车辆行业以及相关领域具有广泛的应用前景。 附图说明图l为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术的WTB板卡结构框图；图3为本专利技术的CAN板卡结构框图；图4为本专利技术的CPU板卡结构框图；图5为本专利技术的CPU板卡中ARM及其外围电路接口电路图； 图6为本专利技术的CPU板卡中RS232协议控制器的电路连接图； 图7为本专利技术的WTB总线板卡中WTB协议控制电路的电路连接图； 图8为本专利技术的CAN板卡板卡中FPGA逻辑处理器、CAN协议控制器和 隔离变压器的电路连接图；图9为本专利技术的网络拓扑图； 图1为本专利技术的说明书摘要附图。图中1、 WTB板卡，2、 CAN板卡，3、 CPU板卡，4、电源板卡， 5、背板，6、 WTB协议控制电路，7、 FPGA编解码处理器，8、 WTB总 线驱动器，9、FPGA逻辑处理器，10、CAN协议控制器，11、 CAN隔 离光耦，12、CAN总线收发器，13、中央处理器，14、电平转换电路，15、 RS232协议控制器。具体实施方式如图1所示， 一种基于ARM7的WTB-CAN网关，其特征在于包括WTB 板卡l、 CAN板卡2、 CPU板卡3、电源板卡4和背板5，所述的WTB总线板 卡l、 CAN板卡2和CPU板卡3通过背板5上的背板总线相连接；所述的电源 板卡4安装在背板5上对WTB总线板卡1 、 CAN板卡2和CPU板卡3进行统 一供电；所述的WTB总线板卡1负责采集和控制WTB总线上设备的数据流； 所述的CAN板卡2负责采集和控制CAN上设备的数据流；所述的CPU板卡1 负责WTB总线和CAN设备数据的中央处理。如图2所示，WTB总线板卡1包括WTB板卡包括WTB协议控制电路6、 FPGA编解码处理器7和WTB总线驱动器8。所述的设备数据流从背板总线经 FPGA编解码处理器7允许，传入WTB协议控制电路6转化为HDLC格式报文， 传送到FPGA编解码本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ＡＲＭ７的ＷＴＢ－ＣＡＮ网关，其特征在于包括ＷＴＢ板卡（１）、ＣＡＮ板卡（２）、ＣＰＵ板卡（３）、电源板卡（４）和背板（５），所述的ＷＴＢ板卡（１）、ＣＡＮ板卡（２）和ＣＰＵ板卡（３）通过背板（５）上的背板总线相连接；所述的电源板卡（４）安装在背板（５）上对ＷＴＢ板卡（１）、ＣＡＮ板卡（２）和ＣＰＵ板卡（３）进行统一供电；所述的ＷＴＢ板卡（１）负责采集和控制ＷＴＢ总线上设备的数据流；所述的ＣＡＮ板卡（２）负责采集和控制ＣＡＮ总线上设备的数据流；所述的ＣＰＵ板卡（１）负责ＷＴＢ总线和ＣＡＮ总线设备数据的中央处理。
【技术特征摘要】
1、一种基于ARM7的WTB-CAN网关，其特征在于包括WTB板卡(1)、CAN板卡(2)、CPU板卡(3)、电源板卡(4)和背板(5)，所述的WTB板卡(1)、CAN板卡(2)和CPU板卡(3)通过背板(5)上的背板总线相连接；所述的电源板卡(4)安装在背板(5)上对WTB板卡(1)、CAN板卡(2)和CPU板卡(3)进行统一供电；所述的WTB板卡(1)负责采集和控制WTB总线上设备的数据流；所述的CAN板卡(2)负责采集和控制CAN总线上设备的数据流；所述的CPU板卡(1)负责WTB总线和CAN总线设备数据的中央处理。2、 根据权利要求1所述的基于ARM7的WTB-CAN网关，其特征在于所 述的WTB板卡包括WTB协议控制电路(6)、 FPGA编解码处理器(7)和WTB 总线驱动器(8)，所述的设备数据流从背板总线经FPGA编解码处理器(7)允 许，传入WTB协议控制电路(6)转化为HDLC格式报文，传送到FPGA编解 码处理器(7)生成曼彻斯特信号，再通过WTB总线驱动器(8)进行信号调整， 传送到WTB总线上去；所述WTB总线板卡(1)还可以接收WTB车辆总线上 的传输数据，经过处理后回传到背板(5)的背板总线上。3、 根据权利要求1所述的基于ARM7的WTB-CAN网关，其特征在于所 述的CAN板卡包括FPGA逻辑处理器(9) 、 CAN协议控制器(10) 、 CAN隔 离光耦(11)和CAN总线收发器(12)，所述的设备数据流从背板总线传送到 FPGA逻辑处理器(9)中和CAN协议控制器(10)转化为链路报文，通过CAN 隔离光耦(11)变成隔离的信号电平，经CAN总线收发器(12)调制成差分信 号传送到CAN总线上去；所述CAN总线板卡还可以接收CAN总线上的传输数 据，经过处理后回传到背板(5)的背板总线上。4、 根据权利要求1所述的基于ARM7的WTB-CAN网关...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴健，于跃，谭雷雨，王晓鹏，杜振环，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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