專利名稱：多功能車輛總線網關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信技術，尤其涉及一種多功能車輛總線網關。
背景技術：
近年來，隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)場總線由于其可靠性高、成本低、故障率低等優(yōu)點使得其應用越來越廣泛。作為中國鐵路軌道車輛的網絡通訊標準，列車通信網絡(Train Communication Network,簡稱TCN)總線在軌道交通領域中占有很大的比重,尤其是在機車、動車、地鐵等軌道交通領域，TCN總線的應用廣泛。TCN總線連接鐵路機車車輛上車載可編程設備，它包含兩級總線絞線式列車總線(Wire Train Bus，簡稱WTB)和多功能車輛總線(Multiple Vehicle Bus，簡稱MVB)。其中，MVB作為連接車輛內設備，以及在固定編組的列車組中連接各車輛設備的車輛總線。MVB的可靠性和靈活性強，因此被世界上越 來越多的國家廣泛采用。MVB采用曼徹斯特編碼，MVB通訊由一個總線主控制，MVB支持三種類型的數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)。同時，隨著全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,簡稱GPS)技術的發(fā)展，GPS定位在鐵路場景下的應用需求越來越多。GPS的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)計算接收機的具體位置。GPS具有全天候、全球覆蓋、三維定速定時高精度、快速省時高效率和應用廣泛等特點。目前，在鐵路場景下應用GPS定位的需求越來越多。但是，由于GPS網絡與MVB所采用的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)格式均不相同，GPS網絡的數(shù)據(jù)無法直接與MVB互聯(lián)，導致無法實現(xiàn)GPS網絡與MVB之間的通信。

實用新型內容本實用新型實施例提供一種多功能車輛總線(簡稱MVB)網關，用以解決現(xiàn)有技術中的缺陷，實現(xiàn)GPS網絡與MVB之間的通信。本實用新型實施例提供一種多功能車輛總線網關，包括用于從全球定位系統(tǒng)GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息的GPS接收單元、用于將第二數(shù)據(jù)格式信息編碼為多功能車輛總線MVB數(shù)據(jù)幀的MVB協(xié)議控制器，以及連接所述GPS接收單元和所述MVB協(xié)議控制器，用于對所述第一數(shù)據(jù)格式信息與所述第二數(shù)據(jù)格式信息進行相互轉換的嵌入式中央處理器。如上所述的網關，其中，還包括連接所述MVB協(xié)議控制器和MVB總線，用于在所述MVB協(xié)議控制器與所述MVB總線之前進行電氣隔離的MVB隔離變壓器。如上所述的網關，其中，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于存儲所述嵌入式中央處理器的控制代碼的代碼存儲器；連接所述嵌入式中央處理器，用于存儲用戶應用程序和/或MVB總線配置數(shù)據(jù)的配置存儲器；[0012]連接所述嵌入式中央處理器，用于進行內存分配的程序存儲器。如上所述的網關，其中，所述代碼存儲器和/或所述配置存儲器采用非易失性存儲器FLASH ；所述程序存儲器采用同步動態(tài)隨機訪問存儲器SDRAM。如上所述的網關，其中，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于管理所述嵌入式中央處理器電源的電源管理電路。如上所述的網關，其中，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于控制所述嵌入式中央處理器復位的復位電路。如上所述的網關，其中，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于為所述嵌入式 中央處理器提供時鐘的實時時鐘單元。如上所述的網關，其中，所述嵌入式中央處理器為增強型精簡指令集計算機設備ARM中央處理器。由上述技術方案可知，本實用新型實施例提出的MVB網關中包括GPS接收單元、MVB協(xié)議控制器和嵌入式中央處理器，GPS接收單元接收GPS網絡的信息，嵌入式中央處理器對GPS接收單元接收的信息進行數(shù)據(jù)格式轉換，將其數(shù)據(jù)格式轉換為MVB支持的數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)格式轉換后的信息發(fā)送給MVB協(xié)議控制器，MVB協(xié)議控制器根據(jù)MVB協(xié)議對數(shù)據(jù)格式轉換后的信息進行編碼，傳送給MVB總線。通過嵌入式中央處理器在GPS網絡的數(shù)據(jù)格式與MVB的數(shù)據(jù)格式之間進行格式轉換，從而使得MVB能夠正確接收來自GPS網絡的信息，實現(xiàn)了 GPS網絡與MVB之間的通信。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例一的MVB網關的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例二的MVB網關的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例三的MVB網關的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。圖I為本實用新型實施例一的MVB網關的結構示意圖。如圖I所示，該MVB網關中至少包括GPS接收單元I、嵌入式中央處理器2和MVB協(xié)議控制器3。其中，GPS接收單元I用于從GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息。MVB協(xié)議控制器3用于將第二數(shù)據(jù)格式信息編碼為MVB數(shù)據(jù)幀。嵌入式中央處理器2與GPS接收單元I和MVB協(xié)議控制器3均雙向連接，用于對第一數(shù)據(jù)格式信息與第二數(shù)據(jù)格式信息進行相互轉換。具體地，該GPS接收單元I中包括天線，通過該天線與GPS網絡連接，GPS接收單元I采用自身的天線從GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息。其中，該第一數(shù)據(jù)格式為GPS網絡中支持的一種或多種數(shù)據(jù)格式。GPS接收單元I從GPS網絡接收的第一數(shù)據(jù)格式信息中可以包括GPS網絡采用GPS定位技術獲得的定位信息，例如，可以包括如下信息中的一種或幾種的組合速度信息、位置信息、海拔信息等。GPS接收單元I與嵌入式中央處理單元雙向連接，將上述接收的第一數(shù)據(jù)格式信息傳送給嵌入式中央處理器2。嵌入式中央處理器2從GPS接收單元I接收第一數(shù)據(jù)格式信息，對該第一數(shù)據(jù)格式信息進行數(shù)據(jù)格式轉換，將該信息的數(shù)據(jù)格式轉換為第二數(shù)據(jù)格式。其中，該第二數(shù)據(jù)格式信息為MVB總線支持的一種或多種數(shù)據(jù)格式。嵌入式中央處理器2將轉換獲得的第二數(shù)據(jù)格式信息傳送給MVB協(xié)議控制器3。MVB協(xié)議控制器3根據(jù)MVB通信協(xié)議，對第二數(shù)據(jù)格式信息進行編碼，生成MVB數(shù)據(jù)幀，并將生成的MVB數(shù)據(jù)幀傳送到MVB總線中。其中，具體地，嵌入式中央處理器2可以通過標準的總線讀寫來控制MVB協(xié)議控制器3發(fā)送或接收MVB總線的數(shù)據(jù)。MVB協(xié)議控制 器3對MVB總線進行監(jiān)控和管理，向MVB總線發(fā)送或從MVB總線接收第二數(shù)據(jù)格式信息，對第二數(shù)據(jù)格式信息進行編碼和/或解碼操作。在本實用新型實施例一中，MVB網關中包括GPS接收單元I、MVB協(xié)議控制器3和嵌入式中央處理器2，GPS接收單元I接收GPS網絡的信息，嵌入式中央處理器2對GPS接收單元I接收的信息進行數(shù)據(jù)格式轉換，將其數(shù)據(jù)格式轉換為MVB支持的數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)格式轉換后的信息發(fā)送給MVB協(xié)議控制器3，MVB協(xié)議控制器3根據(jù)MVB協(xié)議對數(shù)據(jù)格式轉換后的信息進行編碼，傳送給MVB總線。通過嵌入式中央處理器2在GPS網絡的數(shù)據(jù)格式與MVB的數(shù)據(jù)格式之間進行格式轉換，從而使得MVB能夠正確接收來自GPS網絡的信息，實現(xiàn)了 GPS網絡與MVB之間的通信。圖2為本實用新型實施例二的MVB網關的結構示意圖。如圖2所示，該MVB網關在包括GPS接收單元I、嵌入式中央處理器2和MVB協(xié)議控制器3的基礎上，進一步還包括MVB隔尚變壓器4。其中，GPS接收單元I用于從GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息。MVB協(xié)議控制器3用于將第二數(shù)據(jù)格式信息編碼為MVB數(shù)據(jù)幀。嵌入式中央處理器2與GPS接收單元I和MVB協(xié)議控制器3均雙向連接，用于對第一數(shù)據(jù)格式信息與第二數(shù)據(jù)格式信息進行相互轉換。MVB隔離變壓器4與MVB協(xié)議控制器3和MVB總線均雙向連接，用于在MVB協(xié)議控制器3與MVB總線之前進行電氣隔離。具體地，該GPS接收單元I中包括天線，通過該天線與GPS網絡連接，GPS接收單元I采用自身的天線從GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息。其中，該第一數(shù)據(jù)格式為GPS網絡采用的數(shù)據(jù)格式。GPS接收單元I從GPS網絡接收的第一數(shù)據(jù)格式信息中可以包括GPS網絡采用GPS定位技術獲得的定位信息，例如，可以包括如下信息中的一種或幾種的組合速度信息、位置信息、海拔信息等。GPS接收單元I與嵌入式中央處理單元雙向連接，將上述接收的第一數(shù)據(jù)格式信息傳送給嵌入式中央處理器2。嵌入式中央處理器2從GPS接收單元I接收第一數(shù)據(jù)格式信息，對該第一數(shù)據(jù)格式信息進行數(shù)據(jù)格式轉換，將該信息的數(shù)據(jù)格式轉換為第二數(shù)據(jù)格式。其中，該第二數(shù)據(jù)格式信息為MVB總線采用的數(shù)據(jù)格式。嵌入式中央處理器2將轉換獲得的第二數(shù)據(jù)格式信息傳送給MVB協(xié)議控制器3。MVB協(xié)議控制器3根據(jù)MVB通信協(xié)議，對第二數(shù)據(jù)格式信息進行編碼，生成MVB數(shù)據(jù)幀，并將生成的MVB數(shù)據(jù)幀傳送到MVB隔離變壓器4。經過MVB隔離變壓器4進行電氣隔離之后，再通過該MVB隔離變壓器4將上述MVB數(shù)據(jù)幀傳送到MVB總線中。其中，具體地，嵌入式中央處理器2可以通過標準的總線讀寫來控制MVB協(xié)議控制器3發(fā)送或接收MVB總線的數(shù)據(jù)。MVB協(xié)議控制器3對MVB總線進行監(jiān)控和管理，經過MVB隔離變壓器4的電氣隔離后，向MVB總線發(fā)送或從MVB總線接收第二數(shù)據(jù)格式信息，對第二數(shù)據(jù)格式信息進行編碼和/或解碼操作。較佳地，上述嵌入式中央處理單元可以具有圖形化編程接口，用戶可以適用符合IEC61131-3的語言編寫控制邏輯，通過該圖形化編程接口輸入到該嵌入式中央處理單元中，該嵌入式中央處理單元運行該控制邏輯。在本實用新型實施例二中，MVB網關中不僅包括GPS接收單元I、MVB協(xié)議控制器3和嵌入式中央處理器2，而且還包括MVB隔離變壓器4。GPS接收單元I接收GPS網絡的 信息，嵌入式中央處理器2對GPS接收單元I接收的信息進行數(shù)據(jù)格式轉換，將其數(shù)據(jù)格式轉換為MVB支持的數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)格式轉換后的信息發(fā)送給MVB協(xié)議控制器3，MVB協(xié)議控制器3根據(jù)MVB協(xié)議對數(shù)據(jù)格式轉換后的信息進行編碼，通過MVB隔離變壓器4進行電氣隔離后，傳送給MVB總線。通過嵌入式中央處理器2在GPS網絡的數(shù)據(jù)格式與MVB的數(shù)據(jù)格式之間進行格式轉換，從而使得MVB能夠正確接收來自GPS網絡的信息，實現(xiàn)了 GPS網絡與MVB之間的通信。并且，通過增加MVB隔離變壓器4，在MVB總線與MVB協(xié)議控制器3之間進行電氣隔離，增強了該MVB網關的安全性和穩(wěn)定性。圖3為本實用新型實施例三的MVB網關的結構示意圖。如圖3所示，該MVB網關中可以在包括GPS接收單元I、嵌入式中央處理器2、MVB協(xié)議控制器3的基礎上，或者，在包括GPS接收單元I、嵌入式中央處理器2、MVB協(xié)議控制器3和MVB的基礎上，進一步還包括一些輔助電路模塊，例如，可以包括如下電路或單元中的一種或幾種的組合代碼存儲器21、配置存儲器22、程序存儲器23、電源管理電路24、復位電路25和實時時鐘單元26。其中，GPS接收單元I用于從GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息。MVB協(xié)議控制器3用于將第二數(shù)據(jù)格式信息編碼為MVB數(shù)據(jù)幀。嵌入式中央處理器2與GPS接收單元I和MVB協(xié)議控制器3均雙向連接，用于對第一數(shù)據(jù)格式信息與第二數(shù)據(jù)格式信息進行相互轉換。MVB隔離變壓器4與MVB協(xié)議控制器3和MVB總線均雙向連接，用于在MVB協(xié)議控制器3與MVB總線之前進行電氣隔離。在上述技術方案的基礎上，代碼存儲器21連接嵌入式中央處理器2，用于永久存儲嵌入式中央處理器2的控制代碼。配置存儲器22連接嵌入式中央處理器2，用于存儲用戶應用程序和/或MVB總線配置數(shù)據(jù)。程序存儲器23連接嵌入式中央處理器2，用于在代碼運行時進行內存分配。嵌入式中央處理器2還用于根據(jù)控制代碼、用戶應用程序和/或MVB總線配置數(shù)據(jù)，對MVB總線數(shù)據(jù)進行邏輯處理。其中，代碼存儲器21和配置存儲器22可以采用非易失性存存儲器，又稱閃存(簡稱FLASH)存儲器。程序存儲器23可以采用同步動態(tài)隨機訪問存儲器(Synchronous Dynamic Random Access Memory,簡稱 SDRAM), SDRAM具有速度快、容量大的優(yōu)點。配置存儲器22具有網絡接口。用戶可以通過圖形化編程工具進行應用程序的編寫和編譯，生成二進制代碼文件后，通過該網絡接口將二進制代碼文件下載到配置存儲器22中。嵌入式中央處理器2將自動加載并執(zhí)行用戶編寫的應用程序，對MVB總線的數(shù)據(jù)進行邏輯處理。在上述技術方案的基礎上，電源管理電路24連接嵌入式中央處理器2，用于管理嵌入式中央處理器2電源。在上述技術方案的基礎上，復位電路25連接嵌入式中央處理器2，用于控制嵌入式中央處理器2復位。在上述技術方案的基礎上，實時時鐘單兀26連接嵌入式中央處理器2,用于為嵌入式中央處理器2提供時鐘。在本實用新型實施例三中，MVB網關中不僅包括GPS接收單元I、MVB協(xié)議控制器3、嵌入式中央處理器2和MVB隔離變壓器4，而且還可以包括多種存儲器和控制電路。通過嵌入式中央處理器2在GPS接收單元I的信息與MVB協(xié)議控制器3的信息之間進行數(shù)據(jù)格式轉換，從而使得MVB能夠正確接收來自GPS網絡的信息，實現(xiàn)了 GPS網絡與MVB之間的通信。通過增加MVB隔離變壓器4，在MVB總線與MVB協(xié)議控制器3之間進行電氣隔離，增強 了該MVB網關的安全性和穩(wěn)定性。通過代碼存儲器21、配置存儲器22和程序存儲器23存儲嵌入式中央處理器2執(zhí)行的控制代碼、應用程序和所需的配置數(shù)據(jù)等。通過電源管理電路24、復位電路25、實時時鐘單元26為嵌入式中央處理器2提供電源管理、電源復位、時鐘等輔助功能，進一步擴展了 MVB網關的功能。具體地，在上述本實用新型實施例一至本實用新型實施例三中，對采用的嵌入式中央處理器2的具體設備不做限制，任何廠家、型號的嵌入式中央處理器2均可適用。較佳地，在一種具體實施方式
中，該嵌入式中央處理器2具體采用增強型精簡指令集計算機設備(Advanced Reduced Instruction Set Computer Machines,簡稱ARM)中央處理器，具體可以采用ARM9型號的ARM中央處理器。采用本實用新型各個實施例提出的MVB網關，由于能夠將GPS定位獲得的速度、位置、海拔等信息傳送到MVB總線的總線上，因此列車主控單元能夠從MVB總線上獲取上述信息，從而能夠實時地測得列車的位置、速度、海拔等信息，因此能夠對列車的運行軌跡進行有效跟蹤，并且能夠進一步對列車進行控制，避免列車追尾、相撞等事故的發(fā)生。該MVB網關具有高可靠性、高信息量、高靈活性以及安裝方便、易于使用等特點。本實用新型提出的MVB網關填補了在鐵路環(huán)境應用GPS定位這一技術領域的空白，為工業(yè)控制的MVB和GPS網絡的結合提供了解決方案，具有設計新穎、高可靠性、高靈活性和成本低廉的特點，在城市輕軌、地鐵、汽車、農林機械等工業(yè)領域有廣泛的應用前景。需要說明的是本領域技術人員應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本實用新型所必須的。在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等 同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
權利要求1.一種多功能車輛總線網關，其特征在于，包括 用于從全球定位系統(tǒng)GPS網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息的GPS接收單元、用于將第二數(shù)據(jù)格式信息編碼為多功能車輛總線MVB數(shù)據(jù)幀的MVB協(xié)議控制器，以及連接所述GPS接收單元和所述MVB協(xié)議控制器，用于對所述第一數(shù)據(jù)格式信息與所述第二數(shù)據(jù)格式信息進行相互轉換的嵌入式中央處理器。
2.根據(jù)權利要求I所述的網關，其特征在于，還包括連接所述MVB協(xié)議控制器和MVB總線，用于在所述MVB協(xié)議控制器與所述MVB總線之前進行電氣隔離的MVB隔離變壓器。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的網關，其特征在于，還包括 連接所述嵌入式中央處理器，用于存儲所述嵌入式中央處理器的控制代碼的代碼存儲器； 連接所述嵌入式中央處理器，用于存儲用戶應用程序和/或MVB總線配置數(shù)據(jù)的配置存儲器； 連接所述嵌入式中央處理器，用于進行內存分配的程序存儲器。
4.根據(jù)權利要求3所述的網關，其特征在于， 所述代碼存儲器和/或所述配置存儲器采用非易失性存儲器FLASH ； 所述程序存儲器采用同步動態(tài)隨機訪問存儲器SDRAM。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的網關，其特征在于，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于管理所述嵌入式中央處理器電源的電源管理電路。
6.根據(jù)權利要求I或2所述的網關，其特征在于，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于控制所述嵌入式中央處理器復位的復位電路。
7.根據(jù)權利要求I或2所述的網關，其特征在于，還包括連接所述嵌入式中央處理器，用于為所述嵌入式中央處理器提供時鐘的實時時鐘單元。
8.根據(jù)權利要求I或2所述的網關，其特征在于，所述嵌入式中央處理器為增強型精簡指令集計算機設備ARM中央處理器。
專利摘要本實用新型提供一種多功能車輛總線網關，包括用于從全球定位系統(tǒng)網絡接收第一數(shù)據(jù)格式信息的全球定位系統(tǒng)接收單元、用于將第二數(shù)據(jù)格式信息編碼為多功能車輛總線數(shù)據(jù)幀的多功能車輛總線協(xié)議控制器，以及連接所述全球定位系統(tǒng)接收單元和所述多功能車輛總線協(xié)議控制器，用于對所述第一數(shù)據(jù)格式信息與所述第二數(shù)據(jù)格式信息進行相互轉換的嵌入式中央處理器。采用本實用新型提供的多功能車輛總線網關，多功能車輛總線能夠正確接收來自全球定位系統(tǒng)網絡的信息，實現(xiàn)了全球定位系統(tǒng)網絡與多功能車輛總線之間的通信。
文檔編號H04L12/66GK202617160SQ20112037847
公開日2012年12月19日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者王曉鵬, 牛翰彬, 周永順, 杜振環(huán) 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心