專利名稱：PCI接口型WorldFIP數(shù)據(jù)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
木實用新型涉及WorldFIP網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及應(yīng)用于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的機(jī)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(qiáng)，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)備則是一片空白。
WorldFIP(World Factory Instrumentation Protocol),是符合EN50170標(biāo)準(zhǔn)的 一種面向工業(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(qiáng)的抗干擾能力；能完全滿足正C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)議同化在硬件上，穩(wěn)定 性強(qiáng)。
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^^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WorldFIP 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PC1接口型 WordFIP數(shù)據(jù)分析儀。用于對WorldFIP數(shù)據(jù)進(jìn)行分析記錄，只要將設(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， 是在列車控制網(wǎng)絡(luò)化的大環(huán)境下應(yīng)運而生的新產(chǎn)品。
由于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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)，使用范圍愈加廣泛，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的分析又是對列車調(diào)試、維護(hù)、檢修中的一項重
要的工作，因此基于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的PCI接口型WordFIP數(shù)據(jù)分析儀既順應(yīng)發(fā)展趨勢又具有很強(qiáng)的實用性，填補了該儀器設(shè)計在國內(nèi)的空白。本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的
一種PCI接口型WordFIP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、CH365構(gòu)成的PCI總線接口模塊、以及WorldFIP專用總線收發(fā)器和供電單元，其中所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器通過內(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PCI總線接口模塊通過內(nèi)置有上拉電阻的8位雙向數(shù)據(jù)信號線DT0-DT7和16位地址信號線AT15-AT0與主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過讀、寫選通使能和中斷請求信兮控制數(shù)據(jù)的傳輸；所述的主控制器模塊通過地址線、數(shù)據(jù)線及控制線分別與PCI總線接口模塊和WorldFIP協(xié)議控制模塊相連；所述的供電單元將+5V電壓送入總線收發(fā)器和PCI總線接口模塊，將+3.3V和+2.5V電壓送入到主控模塊和WorldFIP協(xié)議控制模塊，供電單元的參考地輸出GND則與所有GND引腳相連；WorldFIP總線上傳輸?shù)男盘柾ㄟ^WorldFIP專用總線收發(fā)器送入到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(jìn)行解析、處理、存儲，最后以并口數(shù)據(jù)的形式發(fā)送給PCI總線接口模塊，再由PCI總線接口模塊轉(zhuǎn)換為32位高速PCI總線信號，送入PCI總線。
所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器包括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)輸出的驅(qū)動芯片74LVC244;所述各模塊通過內(nèi)部總線電連接。
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。
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，只需將其接入WorldFIP，即可對WorldFTP數(shù)據(jù)進(jìn)行分析記錄，安裝方便，操作簡單、效用可靠，填補了該領(lǐng)域的空白。

4圖1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； 圖3為本實用新型的主控制器模塊電路圖； 圖4為本實用新型的FIP協(xié)議控制模塊電路圖； 圖5為本實用新型的WorldFIP專用總線收發(fā)器電路圖； 圖6為本實用新型的PCI總線接口模塊電路圖； 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所不的PCI接口型WorldFIP數(shù)據(jù)分析儀，其硬件部分主要是提 供物理連接，負(fù)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)，并送入PCI總線，同時還要負(fù)責(zé)工作電源的提供等。該數(shù)據(jù)分析儀， 通過WorldFIP總線收發(fā)器從WorldFIP網(wǎng)絡(luò)上接收電信號，信號先經(jīng)內(nèi)部的FIP 隔離變壓器，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WorldFIP收發(fā)器相連，另一側(cè)通過數(shù)據(jù)線 31-38、地址線39、 42-49和控制信號53、 57-59、 62、 63、 68與主控模塊相連， 傳送經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，PCI總線接口模塊通過內(nèi)置有上拉電阻的8位雙向數(shù) 據(jù)信號線DT0-DT7和16位地址信號線AT15-AT0與主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通 過讀、寫選通使能和中斷請求信號控制數(shù)據(jù)的傳輸；PCI總線接U模塊將由主控 模塊傳來的8位主動并行接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為32位高速PCI總線數(shù)據(jù)，通過 PCI_AD31-PCI_AD0傳輸?shù)絇CI總線。二者之間還通過復(fù)位、時鐘、中斷、設(shè) 備選擇等信號線相連。
所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器包括WorldFIP專用的總線收發(fā)芯片 FIELDRIVE、接口隔離芯片F(xiàn)IELDTR以及具有三態(tài)輸出的驅(qū)動芯片74LVC244。 其中
FIP隔離變壓器FIELDTR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WoridFIP網(wǎng)絡(luò)，它 的隔離電壓達(dá)3000Vrms， EMC滿足IEC61000-4標(biāo)準(zhǔn)。 '
FIP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
5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)信號解碼成數(shù)字信號，送入?yún)f(xié)議控制器。
74LVC244是一種具有三態(tài)輸出的驅(qū)動芯片，可用于數(shù)據(jù)存儲、地址驅(qū)動、時鐘驅(qū)動或者定向的總線傳送和接收。
WorldFlP協(xié)議控制模塊MICROFIP是一種通信微控制器，按功能分為控制部分、雙口存儲器、用戶接口、 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WorldFIP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)用層更新和提不機(jī)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2.0BCAN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(hù)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(jìn)入待命模式。
CH365構(gòu)成的PCI總線接口模塊是一個連接PCI總線的通用接口芯片，支持I/0端口映射、存儲器映射、擴(kuò)展ROM以及中斷。CH365將32位高速PCI總線轉(zhuǎn)換為簡便易用的類似于ISA總線的8位主動并行接口，用于制作低成本的基于PCI總線的計算機(jī)板卡，以及將原先基于ISA總線的板卡升級到PCI總線上。PCI總線與其他主流總線相比，速度更快，實時性更好，可控性更佳，所以CH365適用于高速實時的I/0控制卡、通信接U卡、數(shù)據(jù)采集卡、電子盤、擴(kuò)展ROM卡等。
供電單元包括幾種等級的電源芯片及保護(hù)電路，負(fù)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PCI接口型WordFIP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、CH365構(gòu)成的PCI總線接口模塊、以及WorldFIP專用總線收發(fā)器和供電單元，其中所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器通過內(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PCI總線接口模塊通過內(nèi)置有上拉電阻的8位雙向數(shù)據(jù)信號線DT0-DT7和16位地址信號線AT15-AT0與主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過讀、寫選通使能和中斷請求信號控制數(shù)據(jù)的傳輸；所述的主控制器模塊通過地址線、數(shù)據(jù)線及控制線分別與PCI總線接口模塊和WorldFIP協(xié)議控制模塊相連；所述的供電單元將+5V電壓送入總線收發(fā)器和PCI總線接口模塊，將+3.3V和+2.5V電壓送入到主控模塊和WorldFIP協(xié)議控制模塊，供電單元的參考地輸出GND則與所有GND引腳相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCI接口型WordFIP數(shù)據(jù)分析儀，其特征在于所述的WorldFIP專用總線收發(fā)器包括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)輸出的驅(qū)動芯片74LVC244;所述各模塊通過內(nèi)部總線電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的PCI接口型WordFIP數(shù)據(jù)分析儀，其特征在于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。
專利摘要本實用新型公開了一種PCI接口型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、CH365構(gòu)成的PCI總線接口模塊、以及WorldFIP專用總線收發(fā)器和供電單元。WorldFIP信號由WorldFIP專用總線收發(fā)器采集，經(jīng)分析處理后，以PCI總線信號形式發(fā)出。
文檔編號H04L12/26GK201341150SQ200920010299
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, 王洪新, 田雅華, 董笑辰, 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