专利名称：PCI接口型WorldFIP数据分析仪的制作方法
技术领域：
木实用新型涉及WorldFIP网络，尤其涉及应用于WorldFIP网络的机车 WorldFIP网络数据的分析仪。
背景技术：
WorldFIP标准网络是一种新型的可用于铁路领域的网络系统，由于它的可 靠性、灵活性而被世界上越来越多的国家所采用。但由于WorldFIP的专业性很 强，而且目前的测试手段和测试仪器还很少，尤其是适合于现场使用的便携式 WorldFIP分析设备则是一片空白。
WorldFIP(World Factory Instrumentation Protocol),是符合EN50170标准的 一种面向工业控制的现场总线，提供现场设备和控制器以及控制器之间的数字 化连接。相对于其他的国际现场总线标准，WorldFIP在技术上的特点和优势如 下1) 可靠性高。WorldFIP具有极强的抗干扰能力；能完全满足正C关于电磁 兼容性的EMC标准；支持电缆冗余，大部分协议同化在硬件上，稳定 性强。
2) 实时性好。生产者一消费者模式和总线仲裁器的调度方式保证了在一条 总线上传递大量信息的同时，不会干扰实时变量的通信。
3) 协议单一。WorldFIP现场总线不论低速还是高速，只有一套通信协议， 所以不需要任何网桥或网关，低速与高速网络的衔接只用软^^完成。
4) 可与Internet透明连接。由于WorldFIP能分别处理实时数据和消息， 满足了 Internet通信与实时自动化通信互不干扰的要求。因此WorldFIP 是连接总线和Internet的当然之选。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于WorldFIP网络系统的PC1接口型 WordFIP数据分析仪。用于对WorldFIP数据进行分析记录，只要将设备接入 WorldFIP标准网络中就可完成数据分析工作，安装方便，操作简单，使用可靠， 是在列车控制网络化的大环境下应运而生的新产品。
由于WorldFIP网络技术是国际上许多大公司采用的工业现场网络技术，使用范围愈加广泛，而网络数据的分析又是对列车调试、维护、检修中的一项重
要的工作，因此基于WorldFIP网络的PCI接口型WordFIP数据分析仪既顺应发展趋势又具有很强的实用性，填补了该仪器设计在国内的空白。本实用新型的技术解决方案是这样实现的
一种PCI接口型WordFIP数据分析仪，其特征在于包括AT91SAM7A3构成的主控制器模块、MICROFIP构成的WorldFIP协议控制模块、CH365构成的PCI总线接口模块、以及WorldFIP专用总线收发器和供电单元，其中所述的WorldFIP专用总线收发器通过内侧接口与WorldFIP协议控制模块的信号收发和控制引脚相连；所述的WorldFIP协议控制模块通过地址总线A0-A8和数据总线D0-D8以及读写控制线RD/WR、片选信号CS、选通信号ALE与主控制器模块相连；所述的PCI总线接口模块通过内置有上拉电阻的8位双向数据信号线DT0-DT7和16位地址信号线AT15-AT0与主控模块进行数据通信，通过读、写选通使能和中断请求信兮控制数据的传输；所述的主控制器模块通过地址线、数据线及控制线分别与PCI总线接口模块和WorldFIP协议控制模块相连；所述的供电单元将+5V电压送入总线收发器和PCI总线接口模块，将+3.3V和+2.5V电压送入到主控模块和WorldFIP协议控制模块，供电单元的参考地输出GND则与所有GND引脚相连；WorldFIP总线上传输的信号通过WorldFIP专用总线收发器送入到WorldFIP协议控制模块，经解码后，将数据转入主控制器模块，数据在主控模块内进行解析、处理、存储，最后以并口数据的形式发送给PCI总线接口模块，再由PCI总线接口模块转换为32位高速PCI总线信号，送入PCI总线。
所述的WorldFIP专用总线收发器包括WorldFIP专用的总线收发芯片FIELDRIVE、接口隔离芯片FIELDTR以及具有三态输出的驱动芯片74LVC244;所述各模块通过内部总线电连接。
所述的供电单元电路包括电源转换芯片AS1117M3-3.3和MIC5207，以及隔离芯片BO505T。
与现有技术相比较，本实用新型的优点是显而易见的，只需将其接入WorldFIP，即可对WorldFTP数据进行分析记录，安装方便，操作简单、效用可靠，填补了该领域的空白。
4图1为本实用新型的结构框图； 图2为本实用新型的电路结构图； 图3为本实用新型的主控制器模块电路图； 图4为本实用新型的FIP协议控制模块电路图； 图5为本实用新型的WorldFIP专用总线收发器电路图； 图6为本实用新型的PCI总线接口模块电路图； 图7为本实用新型的供电单元电路图；具体实施方式
如图1~图7所不的PCI接口型WorldFIP数据分析仪，其硬件部分主要是提 供物理连接，负责控制WorldFIP协议控制芯片的工作时序，读取WorldFIP的相 关数据，并送入PCI总线，同时还要负责工作电源的提供等。该数据分析仪， 通过WorldFIP总线收发器从WorldFIP网络上接收电信号，信号先经内部的FIP 隔离变压器，通过收发器内部的FIELDRIVE芯片将高频隔离变压器送来的曼彻 斯特网络信号解码成数字信号，送入协议控制器。WorldFIP协议控制器通过 RST1N、 WTC1X、 TXE1等信号与WorldFIP收发器相连，另一侧通过数据线 31-38、地址线39、 42-49和控制信号53、 57-59、 62、 63、 68与主控模块相连， 传送经协议转换后的数据，PCI总线接口模块通过内置有上拉电阻的8位双向数 据信号线DT0-DT7和16位地址信号线AT15-AT0与主控模块进行数据通信，通 过读、写选通使能和中断请求信号控制数据的传输；PCI总线接U模块将由主控 模块传来的8位主动并行接口数据转换为32位高速PCI总线数据，通过 PCI_AD31-PCI_AD0传输到PCI总线。二者之间还通过复位、时钟、中断、设 备选择等信号线相连。
所述的WorldFIP专用总线收发器包括WorldFIP专用的总线收发芯片 FIELDRIVE、接口隔离芯片FIELDTR以及具有三态输出的驱动芯片74LVC244。 其中
FIP隔离变压器FIELDTR是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离送入 总线收发器，或将总线收发器的信号经高频隔离变压器送至WoridFIP网络，它 的隔离电压达3000Vrms， EMC满足IEC61000-4标准。 '
FIP总线收发芯片FIELDRIVE是一个集成的线路工具，为WorldFIP协议
控制器和高频隔离变压器提供电气接口 ，它将协议控制器送来的数字信号转换
5成曼彻斯特信号，然后将功率驱动后的信号送至高频隔离变压器，或将高频隔离变压器送来的曼彻斯特网络信号解码成数字信号，送入协议控制器。
74LVC244是一种具有三态输出的驱动芯片，可用于数据存储、地址驱动、时钟驱动或者定向的总线传送和接收。
WorldFlP协议控制模块MICROFIP是一种通信微控制器，按功能分为控制部分、双口存储器、用户接口、 PIA、 PIB 口和订户号输入口、 UART (要求符合NFC或是IEC标准的帧结构和FCS计算)、介质冗余管理。内置的通信协议与WorldFIP标准兼容，可提供周期性缓冲传输和数据链路层报文服务，也支持应用层更新和提不机制。另外还能支持和管理介质冗余，无需外加芯片。
AT91SAM7A3构成的主控制模块是整个设备的核心部分，完成了数据分析的功能控制。AT91SAM7A3是32位ARM7系列微控制器中的一员，集成有CAN控制器。片上有256K字节高速Flash和32K字节SRAM和全套外围设备，包括两个2.0BCAN控制器，以及一整套使外围设备组件数量最少的功能单元。该微处理器中的片内Flash存储器可以有JTAG-ICE接口系统内编程。内置锁定位可以保护固件，防止其被误覆盖。AT91SAM7A3的片内Flash模块共1024页，每页256字节。 一共65536个32位字。Flash模块包括一个256字节的写缓存，可通过32位的接口访问。当Flash不使用时(读或写访问)，其将自动进入待命模式。
CH365构成的PCI总线接口模块是一个连接PCI总线的通用接口芯片，支持I/0端口映射、存储器映射、扩展ROM以及中断。CH365将32位高速PCI总线转换为简便易用的类似于ISA总线的8位主动并行接口，用于制作低成本的基于PCI总线的计算机板卡，以及将原先基于ISA总线的板卡升级到PCI总线上。PCI总线与其他主流总线相比，速度更快，实时性更好，可控性更佳，所以CH365适用于高速实时的I/0控制卡、通信接U卡、数据采集卡、电子盘、扩展ROM卡等。
供电单元包括几种等级的电源芯片及保护电路，负责整个系统的供电。产生的电压等级包括隔离的+5V电压、+3.3V电压和+2.5V电压。
权利要求1、一种PCI接口型WordFIP数据分析仪，其特征在于包括AT91SAM7A3构成的主控制器模块、MICROFIP构成的WorldFIP协议控制模块、CH365构成的PCI总线接口模块、以及WorldFIP专用总线收发器和供电单元，其中所述的WorldFIP专用总线收发器通过内侧接口与WorldFIP协议控制模块的信号收发和控制引脚相连；所述的WorldFIP协议控制模块通过地址总线A0-A8和数据总线D0-D8以及读写控制线RD/WR、片选信号CS、选通信号ALE与主控制器模块相连；所述的PCI总线接口模块通过内置有上拉电阻的8位双向数据信号线DT0-DT7和16位地址信号线AT15-AT0与主控模块进行数据通信，通过读、写选通使能和中断请求信号控制数据的传输；所述的主控制器模块通过地址线、数据线及控制线分别与PCI总线接口模块和WorldFIP协议控制模块相连；所述的供电单元将+5V电压送入总线收发器和PCI总线接口模块，将+3.3V和+2.5V电压送入到主控模块和WorldFIP协议控制模块，供电单元的参考地输出GND则与所有GND引脚相连。
2、 根据权利要求1所述的PCI接口型WordFIP数据分析仪，其特征在于所述的WorldFIP专用总线收发器包括WorldFIP专用的总线收发芯片FIELDRIVE、接口隔离芯片FIELDTR以及具有三态输出的驱动芯片74LVC244;所述各模块通过内部总线电连接。
3、 根据权利要求2所述的PCI接口型WordFIP数据分析仪，其特征在于所述的供电单元电路包括电源转换芯片AS1117M3-3.3和MIC5207，以及隔离芯片BO505T。
专利摘要本实用新型公开了一种PCI接口型WorldFIP网络数据分析仪，其特征在于包括AT91SAM7A3构成的主控制器模块、MICROFIP构成的WorldFIP协议控制模块、CH365构成的PCI总线接口模块、以及WorldFIP专用总线收发器和供电单元。WorldFIP信号由WorldFIP专用总线收发器采集，经分析处理后，以PCI总线信号形式发出。
文档编号H04L12/26GK201341150SQ200920010299
公开日2009年11月4日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者景海林, 王洪新, 田雅华, 董笑辰, 马晨普 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心