專利名稱：機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀
應(yīng)用領(lǐng)域
本實用新型涉及WorldFIP標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及應(yīng)用于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的機車 WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的分析儀。
背景技術(shù)：
WorldFIP標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)是一種新型的可用于鐵路領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于它的可 靠性、靈活性而被世界上越來越多的國家所采用。但由于WorldFIP的專業(yè)性很 強，而且目前的測試手段和測試儀器還很少，尤其是適合于現(xiàn)場使用的便攜式 WorldFIP分析設(shè)備更是一片空白。
WorldFIP(World Factory Instrumentation Protocol),是符合EN50170標(biāo)準(zhǔn)的 種面向工業(yè)控制的現(xiàn)場總線，提供現(xiàn)場設(shè)備和控制器以及控制器之間的數(shù)字 化連接。相對于其他的國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，WorldFIP在技術(shù)上的特點和優(yōu)勢如 下
1) 可靠性高。WorldFIP具有極強的抗干擾能力；能完全滿足IEC關(guān)于電磁 兼容性的EMC標(biāo)準(zhǔn)；支持電纜冗余，大部分協(xié)議固化在硬件上，穩(wěn)定 性強。
2) 實時性好。生產(chǎn)者一消費者模式和總線仲裁器的調(diào)度方式保證了在一條 總線上傳遞大量信息的同時，不會干擾實時變量的通信。
3) 協(xié)議單一。WorldFIP現(xiàn)場總線不論低速還是高速，只有一套通信協(xié)議， 所以不需要任何網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)，低速與高速網(wǎng)絡(luò)的銜接只用軟件完成。
4) 可與Internet透明連接。由于WorldFIP能分別處理實時數(shù)據(jù)和消息， 滿足了 Internet通信與實時自動化通信互不干擾的要求。因此WorldFlP 是連接總線和Internet的當(dāng)然之選。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種基于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機車用手持式便攜 WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀。用于對WorldFIP數(shù)據(jù)進行分析記錄，只要將設(shè)備接 入WorldFIP標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，就可完成數(shù)據(jù)分析工作，安裝方便，操作簡單，使用可靠。由于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)是國際上許多大公司采用的工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)的分析又是對列車調(diào)試、維護、檢修中的一項重要的工作，因此基于 WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀，既順應(yīng)了發(fā)展趨 勢，又具有很強的實用性，填補了該儀器在國內(nèi)的空A。 本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的
一種機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀，其特征在于包括 AT91SAM7A3構(gòu)成的主控制器模塊、MICROFIP構(gòu)成的WorldFIP協(xié)議控制模塊、 LCM12864ZK型液晶顯示屏和控制鍵盤構(gòu)成的數(shù)據(jù)顯示控制單元以及WorldFIP 專用總線收發(fā)器模塊和供電單元，其中所述的WorldFIP專用總線收發(fā)模塊通過 內(nèi)側(cè)接口與WorldFIP協(xié)議控制模塊的信號收發(fā)和控制引腳相連；所述的 WorldFIP協(xié)議控制模塊通過地址總線A0-A8和數(shù)據(jù)總線D0-D8以及讀寫控制線 RD/WR、片選信號CS、選通信號ALE與主控制器模塊相連；所述的數(shù)據(jù)顯示 控制單元通過數(shù)據(jù)線D01-D08與主控制模塊的PB7-PB0端口信號對應(yīng)相連，開 關(guān)控制信號Sl-S6與主控制器模塊的PA10-PA15相連；所述的供電單元產(chǎn)生的 +5V電壓送到WorldFIP專用總線收發(fā)器和數(shù)據(jù)顯示單元的VCC弓l腳，產(chǎn)生的 3.3V電壓送到主控模塊和WorldFIP協(xié)議控制模塊的電源引腳，供電單元的參考 地輸出GND則與板內(nèi)所有GND信號相連，與正電壓構(gòu)成回路；WorldFIP總線 上傳輸?shù)男盘柦?jīng)專用總線收發(fā)器采集送入到WorldFIP協(xié)議控制模塊，經(jīng)解碼后， 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入主控制器模塊，數(shù)據(jù)在主控模塊內(nèi)進行解析、處理、存儲，最后以8 位并口數(shù)據(jù)的形式發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示單元。
所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器模塊包括WorldFIP專用的總線收發(fā)芯片 FIELDRIVE、接口隔離芯片F(xiàn)正LDTR以及具有三態(tài)輸出設(shè)計的驅(qū)動芯片 74LVC244;所述的供電單元電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片AS1117M3-3.3和MIC5207， 以及隔離芯片BO505T;所述的顯示控制單元包括LCM12864ZK型液晶顯示屏 和液晶顯示屏控制鍵盤。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點是顯而易見的，只要將該設(shè)備接入 WorldFIP標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)中就可完成數(shù)據(jù)分析工作，安裝方便，操作簡單，使用可靠。

圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖3為本實用新型的主控制器模塊電路圖4為本實用新型的WorldFIP協(xié)議控制模塊MICROFIP電路圖； 圖5為本實用新型的專用總線收發(fā)器電路圖； 圖6為本實用新型的顯示控制單元電路圖； 圖7為本實用新型的供電單元電路圖。
具體實施方式
如圖1 圖7所示的機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀，其的作用 主要是提供物理連接，負責(zé)控制WorldFIP協(xié)議控制芯片的工作時序，讀取 WorldFIP的相關(guān)數(shù)據(jù)，提供液晶屏的數(shù)據(jù)顯示并完成控制功能，同時還要負責(zé) 工作電源的提供等。該數(shù)據(jù)分析儀通過專用的總線收發(fā)器從WorldFIP網(wǎng)絡(luò)上采 集信號，數(shù)據(jù)信號先經(jīng)內(nèi)部的FIP隔離變壓器和通過收發(fā)器內(nèi)部的FIELDRIVE 芯片將高頻隔離變壓器送來的
曼徹斯特網(wǎng)絡(luò)信號解碼成數(shù)字信號，送入?yún)f(xié)議控制器。WorldFIP協(xié)議控制器通 過RST1N、 WTC1X、 TXE1等信號與WorWFIP收發(fā)器相連。協(xié)議控制器通過 39、 42-49腳的地址線與主控模塊的21-24、 32-36腳相連，完成地址尋址的工作， 并通過數(shù)據(jù)線31-38與主控模塊的80、 81、 4-9引腳相連，二者通過數(shù)據(jù)線傳遞 WorldFIP網(wǎng)絡(luò)信號。主控模塊將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過PB0-PB7傳輸?shù)斤@示控制單 元的D0-D7數(shù)據(jù)接收引腳內(nèi)，與二者相連的Sl-S5鍵控制顯示單元的/RST、PSB、 SCLK、 R/W和CS信號并可通過TO旋鈕控制顯示屏的明亮度。
WorldFIP專用總線收發(fā)器模塊內(nèi)部的接口隔離芯片F(xiàn)IELDTR是將 WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的外電路信號經(jīng)過磁隔離送入總線收發(fā)器，或?qū)⒖偩€收發(fā)器的信 號經(jīng)高頻隔離變壓器送至WorldFIP網(wǎng)絡(luò)，它的隔離電壓達3000Vrms， EMC滿 足IEC61000-4標(biāo)準(zhǔn)。
WorldFIP專用的總線收發(fā)芯片F(xiàn)IELDRIVE是一個集成的線路工具，為 WorldFIP協(xié)議控制器和高頻隔離變壓器提供電氣接口，它將協(xié)議控制器送來的 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號，然后將功率驅(qū)動后的信號送至高頻隔離變壓器， 或?qū)⒏哳l隔離變壓器送來的曼徹斯特網(wǎng)絡(luò)信兮解碼成數(shù)字信號，送入?yún)f(xié)議控制
器oFIP協(xié)議控制器MICROFIP是一種通信微控制器，按功能分為控制部分、 雙口存儲器、用戶接門、PIA、 PIB 口和訂戶號輸入口、 UART (要求符合NFC 或是IEC標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)和FCS計算)、介質(zhì)冗余管理。內(nèi)置的通信協(xié)議與 WorWFIP標(biāo)準(zhǔn)兼容，可提供周期性緩沖傳輸和數(shù)據(jù)鏈路層報文服務(wù)，也支持應(yīng) 用層更新和提示機制。另外還能支持和管理介質(zhì)冗余，無需外加芯片。
AT91SAM7A3構(gòu)成的主控制器模塊是整個設(shè)備的核心部分，完成了數(shù)據(jù)分 析的功能控制。AT91SAM7A3是32位ARM7系列微控制器中的一員，集成有 CAN控制器。片上有256K字節(jié)高速Flash和32K字節(jié)SRAM和全套外圍設(shè)備， 包括兩個2.0B CAN控制器，以及一整套使外圍設(shè)備組件數(shù)量最少的功能單元。 該微處理器中的片內(nèi)Flash存儲器可以有JTAG-ICE接口系統(tǒng)內(nèi)編程。內(nèi)置鎖定 位可以保護固件，防止其被誤覆蓋。AT91SAM7A3的片內(nèi)Flash模塊共1024頁， 每頁256字節(jié)。 一共65536個32位字。Flash模塊包括一個256字節(jié)的寫緩存， 可通過32位的接口訪問。當(dāng)Flash不使用時(讀或?qū)懺L問)，其將自動進入待命 模式。
數(shù)據(jù)顯示控制單元內(nèi)部的LCM12864ZK型液晶顯示屏的字型R0M內(nèi)含8192個 16*16點中文字型和128個16*8半寬的字母符號字型；電源操作范圍寬(2.7V to5.5V)，低功耗設(shè)計可滿足產(chǎn)品的省電要求；同時與單片機等微控器的接口界 面靈活(三種模式并行8位/4位，串行3線/2線)。塊具有上/下/左/右移動當(dāng) 前顯示屏幕及清除屏幕的命令。
供電單元包括兒種等級的電源芯片及保護電路，負責(zé)整個系統(tǒng)的供電。產(chǎn) 生的電壓等級包括隔離的+5V電壓、+3.3V電壓和+2.5V電壓。
權(quán)利要求1、一種機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀，其特征在于包括AT91SAM7A3構(gòu)成的主控制器模塊、MICROFIP構(gòu)成的WorldFIP協(xié)議控制模塊、LCM12864ZK型液晶顯示屏和控制鍵盤構(gòu)成的數(shù)據(jù)顯示控制單元以及WorldFIP專用總線收發(fā)器模塊和供電單元，其中所述的WorldFIP專用總線收發(fā)模塊通過內(nèi)側(cè)接口與WorldFIP協(xié)議控制模塊的信號收發(fā)和控制引腳相連；所述的WorldFIP協(xié)議控制模塊通過地址總線A0-A8和數(shù)據(jù)總線D0-D8以及讀寫控制線RD/WR、片選信號CS、選通信號ALE與主控制器模塊相連；所述的數(shù)據(jù)顯示控制單元通過數(shù)據(jù)線D01-D08與主控制模塊的PB7-PB0端口信號對應(yīng)相連，開關(guān)控制信號S1-S6與主控制器模塊的PA10-PA15相連；所述的供電單元產(chǎn)生的+5V電壓送到WorldFIP專用總線收發(fā)器和數(shù)據(jù)顯示單元的VCC引腳，產(chǎn)生的3.3V電壓送到主控模塊和WorldFIP協(xié)議控制模塊的電源引腳，供電單元的參考地輸出GND則與板內(nèi)所有GND信號相連，與正電壓構(gòu)成回路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀， 其特征在于所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器模塊包括WorldFIP專用的總線收發(fā) 芯片F(xiàn)IELDRIVE、接口隔離芯片F(xiàn)IELDTR以及具有三態(tài)輸出設(shè)計的驅(qū)動芯片 74LVC244;所述的供電單元電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片AS1117M3-3.3和MIC5207， 以及隔離芯片BO505T;所述的顯示控制單元包括LCM12864ZK型液晶顯示屏 和液晶顯示屏控制鍵盤。
專利摘要本實用新型公開了一種機車用手持式便攜WorldFIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析儀，其特征在于包括AT91SAM7A3構(gòu)成的主控制器模塊、MICROFIP構(gòu)成的WorldFIP協(xié)議控制模塊、LCM12864ZK型液晶顯示屏和控制鍵盤構(gòu)成的數(shù)據(jù)顯示控制單元以及WorldFIP專用總線收發(fā)模塊和供電單元。WorldFIP網(wǎng)絡(luò)信號由專用總線收發(fā)模塊采集，經(jīng)解碼后送入主控模塊處理數(shù)據(jù)，最后送入數(shù)據(jù)顯示控制單元。
文檔編號H04L29/08GK201341146SQ20092001028
公開日2009年11月4日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者景海林, 田雅華, 董笑辰, 寧 閆, 馬晨普 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心