城轨车辆制动系统以太网通信板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种城轨车辆制动系统以太网通信板，包括微控制器和与微控制器连接的两路以太网接口，微控制器设有以太网控制端口和总线控制端口；第一路以太网接口为由以太网控制端口依次连接物理层接口电路、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口，用于与列车网络监控系统通信；第二路以太网接口为由总线控制端口依次连接扩展以太网控制器、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口，用于制动系统电子控制单元的状态监控、参数设置和程序更新。本实用新型以太网通信板设计有两路以太网接口，波特率高达100Mbps，通信速率高，数据量大，可以将更多的监控数据实时地与列车网络监控系统进行交互。
【专利说明】
城轨车辆制动系统以太网通信板
技术领域
[0001]本实用新型涉及列车网络通信技术领域，具体地说，涉及一种城轨车辆制动系统的网络通信板。【背景技术】
[0002]近年来，应用于城轨车辆列车网络与车载设备的通信接口存在多种类型，主要有多功能车辆总线MVB、基于HDLC的RS485串行通信、CANopen和电流环串行通信等几种。但随着列车各系统复杂程度日益提高，数据通信量越来越大，实时性要求也越来越高，现有的上述几种通信接口已经逐渐不能满足要求。
[0003]以太网具有波特率高、数据吞吐量大的优点，国内已对新型城轨列车的制动系统、 牵引系统等各子系统的网络通信接口提出了使用以太网接口的明确需求。然而，国内现有城轨列车制动系统的网络还不具备以太网接口。
[0004]目前，市场上的CAN转以太网模块，只能完成CAN报文和以太网数据的简单转发，无法按照列车网络监控系统的通信协议和制动系统内部的CAN通信协议进行数据解析和打包。此外，以太网转换模块的机械尺寸和电气接口定义也不满足制动系统控制器的要求。【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有城轨列车制动系统的网络接口不具备以太网接口等上述问题，提供了一种城轨车辆制动系统以太网通信板。
[0006]本实用新型的技术方案为:一种城轨车辆制动系统以太网通信板，包括微控制器和与微控制器连接的两路以太网接口，微控制器设有以太网控制端口和总线控制端口；第一路以太网接口为由以太网控制端口依次连接物理层接口电路、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口，用于与列车网络监控系统通信;第二路以太网接口为由总线控制端口依次连接扩展以太网控制器、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口，用于制动控制器的状态监控、参数设置和程序更新。上述以太网通信板设计的两路以太网接口波特率高达 100Mbps，通信速率高，数据量大，可以将更多的监控数据实时地与列车网络监控系统进行交互。
[0007]进一步的，在本实用新型上述以太网通信板中，物理层接口电路连接有第一路LED 状态指示电路，扩展以太网控制器连接有第二路LED状态指示电路。两路以太网接口均通过 LED进行状态指示，通过LED的点亮、熄灭和闪烁，能够非常直观地指示链路连接和数据通信状态，便于人员检查。
[0008]进一步的，本实用新型上述以太网通信板还设有与微控制器连接的IP地址设置电路。两路以太网接口均具有默认的IP地址，当有多个以太网通信板在同一个网段的情况下， 可以通过微控制器连接的IP地址设置电路进行设置，以区分设备的IP地址。
[0009]进一步的，本实用新型上述以太网通信板还设有两路CAN总线接口电路，第一路 CAN总线接口电路与设置在微控制器上的第一 CAN通信端口连接，第二路CAN总线接口电路与设置在微控制器上的第二CAN通信端口连接。微控制器通过两路CAN总线接口电路获取来自制动系统电子控制单元其它板卡发送至CAN总线上的制动系统实时数据。
[0010]进一步的，本实用新型上述以太网通信板还设有看门狗电路，看门狗电路与设置在微控制器上的复位端口连接，用于在程序出错跑飞后对微控制器进行硬件复位，提高了以太网通信板的可靠性。
[0011]作为优选，本实用新型上述以太网通信板为模块化的机箱插板结构，高度为3U，电气接口符合制动控制器的接口定义。
[0012]作为优选，在本实用新型上述以太网通信板中，两路以太网接口均采用符合以太网通信标准的Ml 2D型连接器。
[0013]作为优选，在本实用新型上述以太网通信板中，微控制器为32为微控制器，包括数据解析打包模块、两路CAN通信端口、以太网控制端口、总线控制端口和复位端口，数据解析打包模块分别与两路CAN通信端口、以太网控制端口、总线控制端口和复位端口连接。其中， 设计的数据解析打包模块，符合列车网络监控系统的以太网通信协议要求和制动控制器内的CAN通信协议要求，并按照以太网协议和CAN通信协议进行数据解析、打包和转发。
[0014]进一步的，在本实用新型上述以太网通信板中，微控制器采用加入了符合以太网标准协议包的嵌入式实时操作系统，至少支持TCP、UDP协议。[〇〇15]本实用新型的有益效果为:
[0016](1)本实用新型具有两路以太网接口，其中一路用于与列车网络监控系统通信，一路用于制动控制器的状态监控、参数设置和程序更新，两路以太网接口的波特率均高达 lOOMps，通信速率高，数据量大，可以将更多的监控数据实时地与列车网络监控系统进行交互。
[0017](2)本实用新型的两路以太网接口均采用M12D型连接器，由于M12D型连接器符合以太网通信标准，带有螺纹紧固和全方位的电磁屏蔽，防护等级高，符合轨道车辆的电磁兼容、冲击振动等标准要求，保障了以太网通信的高可靠性。
[0018](3)本实用新型设有IP地址设置电路，因两路以太网接口均具有默认的IP地址，当有多个以太网通信板在同一个网段的情况下，可通过IP地址设置电路进行设置，以区分设备的IP地址。
[0019]⑷本实用新型的微控制器设有数据解析打包模块，不仅能够完成CAN报文和以太网数据的简单转发，还可以按照列车网络监控系统的以太网通信协议和制动系统内部的 CAN通信协议进行数据解析和打包。
[0020](5)本实用新型设计为模块化的机箱插板结构，其电气接口符合制动控制器的接口定义，可直接插入制动系统电子控制单元机箱，采用机箱背板的电源，无需额外的电源转换模块和保护器件，便于集成，其机械尺寸和电气接口定义均满足制动系统电子控制单元的要求。【附图说明】[0021 ]图1为本实用新型具体实施例一的结构示意图。
[0022]图2为本实用新型具体实施例二的结构示意图。[〇〇23]图3为本实用新型具体实施例三的结构示意图。【具体实施方式】
[0024]下面结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】:
[0025]具体实施例一:参见图1，一种城轨车辆制动系统以太网通信板，包括微控制器和与微控制器连接的两路以太网接口，微控制器设有以太网控制端口和总线控制端口；第一路以太网接口为由以太网控制端口依次连接物理层接口电路、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口，用于与列车网络监控系统通信;第二路以太网接口为由总线控制端口依次连接扩展以太网控制器、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口，用于制动控制器的状态监控、参数设置和程序更新。上述以太网通信板设计的两路以太网接口波特率高达 100Mbps，通信速率高，数据量大，可以将更多的监控数据实时地与列车网络监控系统进行交互。[〇〇26]本实施例中，物理层接口电路连接有第一路LED状态指示电路，扩展以太网控制器连接有第二路LED状态指示电路。两路以太网接口均通过LED状态指示电路进行状态指示， 每路LED状态指示电路都包括两个LED指示灯，其中一个LED指示灯指示以太网链路连接的状态，另一个LED指示灯用于指示以太网数据收发的状态，通过LED的点亮、熄灭和闪烁，能够非常直观地指示链路连接和数据通信状态，便于人员检查。
[0027]本实施例中，上述以太网通信板还设有两路CAN总线接口电路，第一路CAN总线接口电路与设置在微控制器上的第一 CAN通信端口连接，第二路CAN总线接口电路与设置在微控制器上的第二CAN通信端口连接。微控制器通过两路CAN总线接口电路获取来自制动控制器其它板卡发送至CAN总线上的制动系统实时数据。[〇〇28]本实施例中，微控制器为32为微控制器，包括数据解析打包模块、两路CAN通信端口、以太网控制端口、总线控制端口和复位端口，数据解析打包模块分别与两路CAN通信端口、以太网控制端口、总线控制端口和复位端口连接。其中，设计的数据解析打包模块，符合列车网络监控系统的以太网通信协议要求和制动控制器内的CAN通信协议要求，并按照以太网协议和CAN通信协议进行数据解析、打包和转发。
[0029]本实施例中，微控制器采用加入了符合以太网标准协议包的嵌入式实时操作系统，至少支持TCP、UDP协议。
[0030]本实施例中，上述以太网通信板为模块化的机箱插板结构，高度为3U，电气接口符合制动控制器的接口定义。使用时，可以直接插入制动系统电子控制单元机箱，采用机箱背板的电源，无需额外的电源转换模块和保护器件，便于集成，节约成本。
[0031]由于M12D型连接器符合以太网通信标准，带有螺纹紧固和全方位的电磁屏蔽，防护等级高，符合轨道车辆的电磁兼容、冲击振动等标准要求。在本实施例中，两路以太网接口均采用M12D型连接器，进一步保障了以太网通信的高可靠性。
[0032]通信时，微控制器的CAN通信端口与CAN总线接口电路相连，获取来自制动系统电子控制单元其它板卡发送到两路CAN总线上的制动系统实时数据，数据解析打包模块经数据按照CAN通信协议解析并按照与列车网络控制系统的以太网通信协议重新打包，通过第一路以太网接口与列车网络监控系统通信。第一路以太网接口获取来自列车网络监控系统的数据，数据解析打包模块将数据按照与列车网络控制系统的以太网通信协议进行解析并按照CAN通信协议重新打包，通过两路CAN总线接口电路发送至两路CAN总线上，供其它板卡使用。第二路以太网接口与笔记本电脑等具有以太网接口的设备相连，用于制动系统电子控制单元的状态监控、参数设置和程序更新。
[0033]具体实施例二:参见图2,与具体实施例一不同的是，在本实施例中，以太网通信板还设有与微控制器连接的IP地址设置电路。两路以太网接口均具有默认的IP地址，当有多个以太网通信板在同一个网段的情况下，可以通过微控制器连接的IP地址设置电路进行设置，以区分设备的IP地址。
[0034]具体实施例三:参见图3，与具体实施例二不同的是，在本实施例中，以太网通信板还设有看门狗电路，看门狗电路与设置在微控制器上的复位端口连接，用于在程序出错跑飞后对微控制器进行硬件复位，提高了以太网通信板的可靠性。
[0035]上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:包括微控制器和与微控制器连 接的两路以太网接口，微控制器设有以太网控制端口和总线控制端口；第一路以太网接口 为由以太网控制端口依次连接物理层接口电路、隔离变压器、以太网变压器扩展出的接口； 第二路以太网接口为由总线控制端口依次连接扩展以太网控制器、隔离变压器、以太网变 压器扩展出的接口。2.如权利要求1所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:物理层接口电路 连接有第一路LED状态指示电路，扩展以太网控制器连接有第二路LED状态指示电路。3.如权利要求1所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:该通信板还设有 与微控制器连接的IP地址设置电路。4.如权利要求1所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:该通信板还设有 两路CAN总线接口电路，第一路CAN总线接口电路与设置在微控制器上的第一 CAN通信端口 连接，第二路CAN总线接口电路与设置在微控制器上的第二CAN通信端口连接。5.如权利要求1所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:该通信板还设有 看门狗电路，看门狗电路与设置在微控制器上的复位端口连接。6.如权利要求1所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:该通信板为模块 化的机箱插板结构，高度为3U。7.如权利要求1所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:两路以太网接口 均采用符合以太网通信标准的M12D型连接器。8.如权利要求1-7任意一项所述的城轨车辆制动系统以太网通信板，其特征在于:微控 制器为32为微控制器，包括数据解析打包模块、两路CAN通信端口、以太网控制端口、总线控 制端口和复位端口，数据解析打包模块分别与两路CAN通信端口、以太网控制端口、总线控 制端口和复位端口连接。
【文档编号】H04L12/40GK205647560SQ201620444254
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】赵欣, 胡波, 孙全涛
【申请人】中车青岛四方车辆研究所有限公司