专利名称：Mvb-rs422网关设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及符合TCN标准的MVB网络控制系统，尤其涉及具有RS422 总线通信能力的MVB网络通讯设备。
背景技术：
正C61375-1《列车通信网络》(简称TCN标准)，是一项国际标准，也是我 国铁路行业标准。TCN标准是为铁路机车车辆这一特殊应用领域设计的现场总 线标准，它制定了一个开放的通信系统，从而使得各种铁道机车车辆能够相互 联挂、不同厂商的设备能够互联。TCN标准一共定义了多功能车辆总线MVB 和绞线式列车总线MVB两种形式，其中MVB总线连接一个车辆内的设备，总 线工作频率为1.5Mbit/s,介质为双绞线或光纤。MVB总线在链路层提供了两种 传输服务(1)过程数据周期性的，源寻址广播数据；(2)消息数据按 需传送的，目标寻址的数据报文。
RS422总线是工业现场普遍应用的现场总线之一，TIA/EIA-422-A标准是它 的国际标准。RS422总线标准遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理层、数据 链路层和应用层。RS422总线是一种有效支持分布式控制和实时控制系统的串 行通信网络，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
目前，由于国内RS422接口列车安全监控系统的服务要求，需要通过RS422 接口，将列车运行数据传送到列车安全监控系中，方便于列车行车安全及维护。 于是MVB-RS422网关便成为TCN网络控制系统必需的关键设备，使得RS422 与MVB网络达到无缝地结合。虽然可以直接采购国外的MVB-RS422网关，但 是国内还没有应用于机车车辆行业的具有自主知识产权的MVB-RS422网关，所 以MVB-RS422网关的研制成功，标志着全部MVB-RS422转换技术已经攻克， 填补了国内这一领域的空白，使我国的TCN网络控制技术上了一个新台阶，对
于国内铁路机车车辆行业的技术创新具有现实意义。 发明内容
本实用新型提供一种新型的MVB-RS422网关设备，主要应用于铁路列车、地铁列车和城市轨道交通行业的MVB网络控制系统中，连接RS422网络设备。 使它既具有了MVB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，也具有RS422 链路层和应用层功能。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的包括核心处理电路、MVB协议 控制电路、MVB总线驱动器、RS422隔离光耦和RS422协议控制器。核心处理 电路通过MVB协议控制电路生成转化成曼彻斯特信号，经MVB总线驱动器传 送到MVB总线上；同时它也通过RS422隔离光耦生成隔离的电气信号，经RS422 协议控制器转化为链路层报文并形成差分电平信号，传送到RS422总线上去。
本MVB-RS422网关设备具体包括以32位ARM7处理器为核心的，外围配 置FLASH、 SDRAM、电源管理电路、复位电路和实时时钟的核心处理电路、 以MVBC协议控制器为核心的MVB协议控制电路、以RS485协议控制器为核 心的MVB总线驱动器、以光耦器件为核心的RS422隔离光耦和以RS422独立 协议芯片为核心的RS422协议控制器；所述核心处理电路中的电源管理电路通 过5伏电源线、3.3伏电源线和地线为上述电路中的所有芯片提供供电电源； ARM7处理器NET+50芯片通过32根数据线和20根地址线异步访问FLASH, 同时通过32根数据线和14根地址线同步访问SDRAM,完成程序的执行；MVB 总线上的冗余差分数据信号通过两组信号线分别传送到MVB总线驱动器，经转 化处理后，再存放于MVB协议控制电路MVBC01芯片中；ARM7处理器NET+50 芯片通过16根数据线、19根地址线和控制线互锁机制，优先访问MVBC01芯 片，并取得数据，再经RS422隔离光耦HCPL0661进行电气隔离，传送到RS422 协议控制器MAX488芯片把并行数据转化为串行数据，传送到RS422总线。反 之，从RS422总线到MVB总线的数据传输过程与上述方法相似。
所述的核心处理电路包括中央处理器、FLASH、 SDRAM、电源管理电路、 复位电路和实时时钟。核心处理电路作为网关核心处理单元，不仅完成MVB过 程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，也完成RS422应用层功能。 所述的MVB协议控制电路是MVB网络的核心部件，完成MVB总线链路层功 能；MVB总线驱动器是以RS485协议控制器为核心的，完成MVB总线物理层 功能。核心处理电路和MVB协议控制电路在进行数据交换时，通过控制信。号 来解决访问冲突问题，在双方争用同一地址单元时，其片内硬件电路可根据两 边的地址、片选以及读写信号到达先后顺序来裁决哪方有使用权，避免因此 而产生的读写错误。而MVB协议控制电路生成HDLC报文，并转化生成曼彻
4斯特信号，经MVB总线驱动器完成对MVB总线的操作。
所述的RS422协议控制器是RS422网络的核心部件，完成RS422链路层功 能；RS422隔离光耦是以光耦器件为核心的，将差分信号进行电气隔离。核心 处理电路通过RS422隔离光耦进行电气信号隔离调整，再经RS422协议控制器 转化电气差分信号，对RS422网络进行操作。
本实用新型的有益效果为符合IEC61375和TIA/EIA-422-A，通过了 RS422 网络产品例行试验项目，完成与国外RS422产品的一致性测试。过了TCN网络 产品例行试验项目，完成与国外MVB产品的一致性测试。本MVB-RS422网关 的研制成功，标志着全部MVB-RS422转换技术已经攻克，填补了国内这一领域 的空白，使我国的TCN网络控制技术上了一个新台阶，对于国内铁路机车车辆 行业的技术创新具有现实意义。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型核心处理电路的硬件结构图。
具体实施方式
如图1所示的一种MVB-RS422网关设备，包括核心处理电路、MVB协议 控制电路、MVB总线驱动器、RS422隔离光耦和RS422协议控制器，其中的核 心处理电路通过MVB协议控制电路生成HDLC报文，并转化生成曼彻斯特信 号，经MVB总线驱动器传送到MVB总线上；同时它也将数据通过RS422隔离 光耦进行电气信号隔离，并经RS422协议控制器中转化为链路层报文，传送到 RS422总线上去。
所述的核心处理电路是以32位中央处理器为核心的，外围配置FLASH、 SDRAM、电源管理电路、复位电路和实时时钟。其中所述的中央处理器选用 NetSilicon公司的32位处理器NET+50,它内嵌ARM7TDMI核，支持32位内 部总线，有40个可编程I/O接口引脚，16个输入接口引脚，36个可编程中断。 本系统中，处理器的晶振频率为18.432M,异步访问SDRAM的周期为60ns。 由于MVB协议控制电路插入的等待时间可达10us，因而处理器的访问速度保证 了 MVB协议控制电路对MVB总线数据的可靠接收和发送。
所述的MVB协议控制电路是MVB网络的核心部件，选用MVBC01芯片， 具有MVB四类设备功能；MVB总线驱动器是以RS485协议控制器为核心的， 选用Ltcl485芯片，具有RS485差分信号收发及电平驱动功能。
5所述的RS422协议控制器是RS422网络的核心部件，选用MAX488芯片， 支持TIA/EIA-422-A规范；RS422隔离光耦是对信号进行电气隔离，选用 HCPL0661器件，调整和整形电气信号。
权利要求1、一种MVB-RS422网关设备，其特征在于包括核心处理电路、MVB协议控制电路、MVB总线驱动器、RS422隔离光耦和RS422协议控制器，所述的核心处理电路通过MVB协议控制电路，经MVB总线驱动器连接到MVB总线上；同时核心处理电路也通过RS422隔离光耦，经RS422协议控制器连接到RS422总线。
2、 如权利要求1所述的MVB-RS422网关设备，其特征在于核心处理电 路以32位ARM7处理器为核心，外围配置FLASH、 SDRAM、电源管理电路、 复位电路和实时时钟；MVB协议控制电路以MVBC协议控制器为核心；MVB 总线驱动器以RS485协议控制器为核心；RS422隔离光耦以光耦器件为核心； RS422协议控制器以RS422独立协议芯片为核心；所述核心处理电路中的电源 管理电路通过5伏电源线、3.3伏电源线和地线为上述电路中的所有芯片提供供 电电源；ARM7处理器NET+50芯片通过32根数据线和20根地址线异步访问 FLASH,同时通过32根数据线和14根地址线同步访问SDRAM，完成程序的 执行；MVB总线上的冗余差分数据信号通过两组信号线分别传送到MVB总线 驱动器，经转化处理后，再存放于MVB协议控制电路MVBCOl芯片中；ARM7 处理器NET+50芯片通过16根数据线、19根地址线和控制线互锁机制，优先访 问MVBC01芯片，并取得数据，再经RS422隔离光耦HCPL0661进行电气隔离， 传送到RS422协议控制器MAX488芯片把并行数据转化为串行数据，传送到 RS422总线。
专利摘要一种MVB-RS422网关，包括核心处理电路、MVB协议控制电路、MVB总线驱动器、RS422隔离光耦和RS422协议控制器。核心处理电路通过MVB协议控制电路生成转化成曼彻斯特信号，经MVB总线驱动器传送到MVB总线上；同时它也通过RS422隔离光耦生成隔离的电气信号，经RS422协议控制器转化为链路层报文并形成差分电平信号，传送到RS422总线上去。本实用新型具有MVB过程数据、消息数据、监视数据和网络管理功能，也具有RS422总线链路层和应用层功能。
文档编号B61L23/00GK201405883SQ20092001464
公开日2010年2月17日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者跃 于, 任宝兵, 景海林, 杜振环, 王晓鹏 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心