Dc600v 列车供电装置用网卡的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种DC600V列车供电装置用网卡，包括：以太网接口；连接以太网接口的以太网接口单元；RS232总线接口；连接RS232总线接口的RS232总线接口单元；CAN总线接口；连接CAN总线接口的CAN总线接口单元；RS485总线接口；连接RS485总线接口的RS485总线接口单元；通过以太网接口单元与以太网接口相连接，通过RS232总线接口单元与RS232总线接口相连接，通过CAN总线接口单元与CAN总线接口相连接，通过RS485总线接口单元与RS485总线接口相连接，用于控制数据的接收和发送的控制单元；本发明便于完成DC600V列车供电装置与其各种外围系统进行通信，成本低，维护方便。
【专利说明】DC600V列车供电装置用网卡
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种网卡，具体为DC600V列车供电装置用网卡。
【背景技术】
[0002]DC600V列车供电装置是将主变压器供电绕组输出的交流电压转换为稳定的直流600V向列车供电的装置，其通常需要与列车控制和管理系统(TCMS)、电度表等外围系统和设备进行通信，而各种外围系统和设备的通讯接口种类繁多，因此现有的DC600V列车供电装置通常需要配置不同的协议转换装置来进行收发数据的协议转换，从而达到有效传输的目的，但这样不仅成本高、集成度差，且不利于维护。
【发明内容】
[0003]本发明针对以上问题的提出，而研制一种DC600V列车供电装置用网卡。
[0004]本发明的技术手段如下:
[0005]一种DC600V列车供电装置用网卡，包括:
[0006]连接网线的以太网接口 ；
[0007]连接以太网接口，用于对以太网接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给以太网接口的以太网接口单元；
[0008]连接RS232总线的RS232总线接口 ；
[0009]连接RS232总线接口，用于对RS232总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给RS232总线接口的RS232总线接口单元；
[0010]连接CAN总线的CAN总线接口；
[0011]连接CAN总线接口，用于对CAN总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给CAN总线接口的CAN总线接口单元;
[0012]连接RS485总线的RS485总线接口 ；
[0013]连接RS485总线接口，用于对RS485总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给RS485总线接口的RS485总线接口单元；
[0014]通过以太网接口单元与以太网接口相连接，通过RS232总线接口单元与RS232总线接口相连接，通过CAN总线接口单元与CAN总线接口相连接，通过RS485总线接口单元与RS485总线接口相连接，用于控制数据的接收和发送的控制单元；
[0015]所述控制单元包括ARM控制器、与ARM控制器相连接的复位电路、看门狗电路、串行实时时钟电路和JTAG接口电路；
[0016]另外，还包括用于给控制单元、以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元提供工作电源的电源单元；所述电源单元包括将IIOV转换为5V的第一电源转换模块、将5V转换为3.3V的第二电源转换模块、将3.3V转换为1.2V的第三电源转换模块；
[0017]进一步地，所述RS485总线接口有4个；所述RS485总线接口单元有4个，分别与一 RS485总线接口对应连接；
[0018]进一步地，
[0019]所述ARM控制器采用芯片AT91SAM9263 ;
[0020]所述以太网接口单元包括以太网收发器芯片DM9161AEP，其通过引脚连接以太网接口和芯片 AT91SAM9263 ；
[0021]所述RS232总线接口单元包括RS232总线收发器芯片MAX3232，其通过引脚连接RS232总线接口和芯片AT91SAM9263 ；
[0022]所述CAN总线接口单元包括CAN总线收发器芯片CTM8251T，其通过引脚连接CAN总线接口和芯片AT91SAM9263 ；
[0023]每一所述RS485总线接口单元均包括RS485总线收发器芯片ADuM2483BRW，其通过引脚对应连接一 RS485总线接口和芯片AT91SAM9263 ；
[0024]进一步地，所述串行实时时钟电路包括串行实时时钟芯片DS1337，其通过引脚连接芯片 AT91SAM9263。
[0025]由于采用了上述技术方案，本发明提供的DC600V列车供电装置用网卡，固化了以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元，便于完成DC600V列车供电装置与其各种外围系统和设备进行通信，实现DC600V列车供电装置与其各种外围系统和设备之间收发数据的协议转换，不需根据不同的通讯接口配置不同的协议转换装置，成本低、集成度高，维护方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明所述网卡的结构框图；
[0027]图2是本发明所述控制单元的电路原理图；
[0028]图3是本发明所述以太网接口单元的电路原理图；
[0029]图4是本发明所述RS232总线接口单元的电路原理图；
[0030]图5是本发明所述CAN总线接口单元的电路原理图；
[0031]图6是本发明4个所述RS485总线接口单元的电路原理图；
[0032]图7是本发明所述电源单元的结构框图。
【具体实施方式】
[0033]如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示的一种DC600V列车供电装置用网卡，包括:连接网线的以太网接口 ；连接以太网接口，用于对以太网接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给以太网接口的以太网接口单元；连接RS232总线的RS232总线接口 ；连接RS232总线接口，用于对RS232总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给RS232总线接口的RS232总线接口单元；连接CAN总线的CAN总线接口 ；连接CAN总线接口，用于对CAN总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给CAN总线接口的CAN总线接口单元；连接RS485总线的RS485总线接口 ；连接RS485总线接口，用于对RS485总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给RS485总线接口的RS485总线接口单元；通过以太网接口单元与以太网接口相连接，通过RS232总线接口单元与RS232总线接口相连接，通过CAN总线接口单元与CAN总线接口相连接，通过RS485总线接口单元与RS485总线接口相连接，用于控制数据的接收和发送的控制单元；所述控制单元包括ARM控制器、与ARM控制器相连接的复位电路、看门狗电路、串行实时时钟电路和JTAG接口电路；另外，还包括用于给控制单元、以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元提供工作电源的电源单元；所述电源单元包括将IlOV转换为5V的第一电源转换模块、将5V转换为3.3V的第二电源转换模块、将3.3V转换为1.2V的第三电源转换模块；进一步地，所述RS485总线接口有4个；所述RS485总线接口单元有4个，分别与一 RS485总线接口对应连接；进一步地，所述ARM控制器采用芯片AT91SAM9263 ;所述以太网接口单元包括以太网收发器芯片DM9161AEP，其通过引脚连接以太网接口和芯片AT91SAM9263 ;所述RS232总线接口单元包括RS232总线收发器芯片MAX3232,其通过引脚连接RS232总线接口和芯片AT91SAM9263 ;所述CAN总线接口单元包括CAN总线收发器芯片CTM8251T，其通过引脚连接CAN总线接口和芯片AT91SAM9263 ;每一所述RS485总线接口单元均包括RS485总线收发器芯片ADuM2483BRW，其通过弓I脚对应连接
一RS485总线接口和芯片AT91SAM9263 ;进一步地，所述串行实时时钟电路包括串行实时时钟芯片DS1337，其通过引脚连接芯片AT91SAM9263。
[0034]图2示出了本发明所述控制单元的电路原理图，所述控制单元用于控制数据的接收和发送，具体为控制以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元各接口单元对来自以太网接口、RS232总线接口、CAN总线接口和RS485总线接口中任一接口数据的接收，并对所接收的数据进行一定处理后控制以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元将数据发送，控制单元包括ARM控制器、与ARM控制器相连接的复位电路、看门狗电路、串行实时时钟电路和JTAG接口电路，ARM控制器采用芯片AT91SAM9263，该芯片外接晶振电路，晶振为16.36766MHz，且嵌入了一个基于200MIPS即每秒百万条指令的ARM926EJ-S微控制器，操作频率可达220MHz，通过JTAG接口电路能够完成程序和数据下载、看门狗电路包括芯片MAX6732，其引脚VCCl连接
3.3V电源，引脚VCC2连接1.2V电源，能够完成3.3V和1.2V两路电源电压的监测，当被监测电压超过各自设定值时，低电平有效复位输出会在复位超时周期内保持复位状态，也可以通过手动按钮方式复位，看门狗电路可防止系统因代码运行错误发生死锁；串行实时时钟电路包括串行实时时钟芯片DS1337，其是是一种低功耗、全部采用B⑶码的时钟日历芯片，其外接标准的32.678KHz晶振，带有两个可编程的定时闹钟和一个可编程的方波输出，其地址和数据可通过I2C总线串行传输，能提供秒、分、时、日、星期、月和年等信息。
[0035]图3示出了本发明所述以太网接口单元的电路原理图，所述以太网接口单元用于完成以太网协议信号与TTL电平信号的转换，其包括以太网收发器芯片DM9161AEP，芯片DM9161AEP是一款集成的单芯片快速以太网PHY，采用较小工艺0.25 μ m的10/100M自适应的以太网收发器，通过可变电压的MII或RMII标准数字接口连接到MAC层，支持IIPAuto-MDTXt，芯片DM9161AEP通过引脚连接以太网接口和芯片AT91SAM9263。[0036]图4示出了本发明所述RS232总线接口单元的电路原理图，所述RS232总线接口单元用于完成RS232电平与TTL电平的转换，其包括RS232总线收发器芯片MAX3232，芯片MAX3232通过引脚连接RS232总线接口和芯片AT91SAM9263，具体为芯片MAX3232的引脚TlIN与芯片AT91SAM9263的引脚PC31/DTxD相连接，芯片MAX3232的引脚RlOUT与芯片AT91SAM9263的引脚PC30/DRxD相连接，芯片MAX3232的引脚TlOUT通过磁珠L2与RS232总线接口的2脚相连接，芯片MAX3232的引脚RlIN通过磁珠L3与RS232总线接口的3脚相连接，所述芯片MAX3232的引脚TlOUT和引脚RlIN分别与地之间接有滤波电容，所述RS232总线接口的2脚和3脚分别与地之间接有TVS，能够抑制线路干扰；RS232接口主要用于DEBUG调试接口 ；
[0037]图5示出了本发明所述CAN总线接口单元的电路原理图；所述CAN总线接口单元包括CAN总线收发器芯片CTM8251T，其通过引脚连接CAN总线接口和芯片AT91SAM9263，其中芯片CTM8251T的引脚TxD与芯片AT91SAM9263的引脚PA13/CANTx/PCK0相连接，芯片CTM8251T 的引脚 RxD 与芯片 AT91SAM9263 的引脚 PA14/CANRx/IRQ0 相连接，芯片 CTM8251T的引脚CANG连接CAN总线接口的I脚，芯片CTM8251T的引脚CANL连接CAN总线接口的2脚，芯片CTM8251T的引脚CANH连接CAN总线接口的3脚，且芯片CTM8251T的引脚CANL和引脚CANH之间连接有TVS，且引脚CANL和引脚CANH分别对地连接TVS，能够抑制线路干扰；
[0038]图6示出了本发明4个所述RS485总线接口单元的电路原理图；每一 RS485总线接口单元连接一 RS485总线接口，4个RS485总线接口单元设计完全相同，分别完成HDLC和RS485的通信要求，完成RS485电平与TTL电平的转换，每一所述RS485总线接口单元均包括RS485总线收发器芯片ADuM2483BRW，其通过引脚对应连接一 RS485总线接口和芯片AT91SAM9263，芯片ADuM2483BRW是ADI公司推出的iCoupler磁隔离技术的隔离型RS485收发芯片，内部集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器，由于磁隔离在设计上取消了光电耦合器中影响效率的光电转换环节，因此它的功耗仅为光电耦合器的1/6?1/10，具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力；同时也消除了光电耦合中不稳定的电流传输率，非线性传输，温度和使用寿命等方面的问题，同样地，在RS485收发线上增加了 TVS、磁珠和电容，来抑制线路干扰。
[0039]图7示出了本发明所述电源单元的结构框图，电源单元能够完成5V、3.3V和1.2V等电源输出，以满足本发明网卡的供电需求，其中第一电源转换模块采用P-DUKE生产的PM-10MD063模块，该模块精度高，可靠性好，温度特性突出，专为铁路产品定制，工作性能稳定；第二电源模块通过TI公司的DCH010505模块实现，5V电压通过该模块产生隔离电压+5V_485A和+5V_485B，为4个RS485总线接口单元提供与ARM控制器隔离的电源，降低干扰，保证系统正常工作；第三电源模块采用LINEAR公司的低压差正压固定稳压器TL1085-3.3V芯片实现，保证为ARM控制器及其他控制芯片提供3.3V电源电压，第四电源模块通过芯片LTC1877完成以输出AT91SAM926内核电压要求的1.2V。
[0040]本发明提供的DC600V列车供电装置用网卡，固化了以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元，便于完成DC600V列车供电装置与其各种外围系统和设备进行通信，实现DC600V列车供电装置与其各种外围系统和设备之间收发数据的协议转换，不需根据不同的通讯接口配置不同的协议转换装置，成本低、集成度高，维护方便。
[0041]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种DC600V列车供电装置用网卡，其特征在于包括: 连接网线的以太网接口； 连接以太网接口，用于对以太网接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给以太网接口的以太网接口单元； 连接RS232总线的RS232总线接口 ； 连接RS232总线接口，用于对RS232总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给RS232总线接口的RS232总线接口单元； 连接CAN总线的CAN总线接口 ； 连接CAN总线接口，用于对CAN总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给CAN总线接口的CAN总线接口单元；连接RS485总线的RS485总线接口 ； 连接RS485总线接口，用于对RS485总线接口接收的数据进行电平转换后传输给控制单元，以及对控制单元发送的数据进行电平转换后传输给RS485总线接口的RS485总线接口单元； 通过以太网接口单元与以太网接口相连接，通过RS232总线接口单元与RS232总线接口相连接，通过CAN总线接口单元与CAN总线接口相连接，通过RS485总线接口单元与RS485总线接口相连接，用于控制数据的接收和发送的控制单元； 所述控制单元包括ARM控制器、与ARM控制器相连接的复位电路、看门狗电路、串行实时时钟电路和JTAG接口电路。
2.根据权利要求1所述的一种DC600V列车供电装置用网卡，其特征在于还包括用于给控制单元、以太网接口单元、RS232总线接口单元、CAN总线接口单元和RS485总线接口单元提供工作电源的电源单元；所述电源单元包括将IlOV转换为5V的第一电源转换模块、将5V转换为3.3V的第二电源转换模块、将3.3V转换为1.2V的第三电源转换模块。
3.根据权利要求1所述的一种DC600V列车供电装置用网卡，其特征在于所述RS485总线接口有4个；所述RS485总线接口单元有4个，分别与一 RS485总线接口对应连接。
4.根据权利要求1所述的一种DC600V列车供电装置用网卡，其特征在于: 所述ARM控制器采用芯片AT91SAM9263 ； 所述以太网接口单元包括以太网收发器芯片DM9161AEP，其通过引脚连接以太网接口和芯片 AT91SAM9263 ； 所述RS232总线接口单元包括RS232总线收发器芯片MAX3232，其通过引脚连接RS232总线接口和芯片AT91SAM9263 ； 所述CAN总线接口单元包括CAN总线收发器芯片CTM8251T，其通过引脚连接CAN总线接口和芯片 AT91SAM9263 ； 每一所述RS485总线接口单元均包括RS485总线收发器芯片ADuM2483BRW，其通过弓I脚对应连接一 RS485总线接口和芯片AT91SAM9263。
5.根据权利要求1所述的一种DC600V列车供电装置用网卡，其特征在于所述串行实时时钟电路包括串行实时时钟芯片DS1337，其通过引脚连接芯片AT91SAM9263。
【文档编号】H04L29/06GK103546485SQ201310535882
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】李壮, 樊世君, 刘莎 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司