车载无线网关设备的制作方法

本实用新型涉及轨道交通通信技术领域，特别是涉及一种车载无线网关设备。

背景技术：

随着轨道交通的发展，合理地开展地铁车辆检修工作，对确保地铁车辆安全运行、提升车辆运行品质以及降低运营成本有十分重要的意义。根据车辆设计的技术性能、各部件在正常情况下的使用寿命、以及车辆运用的环境等因素，车辆检修设置了不同的检修级别以及对应的检修周期。检修级别分为：厂修、架修、定修、月检和列检5类。

频繁且重要的检修任务，给维护人员带来非常严苛和繁重的工作，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：车载电子设备数据交互复杂、安全检修效率低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对车载电子设备数据交互复杂、安全检修效率低的问题，提供一种车载无线网关设备。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种车载无线网关设备，包括核心板，USB(Universal Serial Bus通用串行总线)接口，Wi-Fi(Wireless-Fidelity，无线保真)电路以及用于连接车载电子设备的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)接口；

核心板的无线通信端口通过USB接口连接Wi-Fi电路，数据传输端口连接CAN接口。

在其中一个实施例中，还包括连接核心板的电源电路。

在其中一个实施例中，还包括连接核心板的复位电路和TF(Trans-flash)卡接口。

在其中一个实施例中，核心板为Cortex-A7核心板。

在其中一个实施例中，Cortex-A7核心板的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)的型号为i.MX 6UL。

在其中一个实施例中，Cortex-A7核心板还包括协处理器和SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)内存；

协处理器、SDRAM内存连接Cortex-A7核心板的CPU。

在其中一个实施例中，协处理器为NEON MPE协处理器。

在其中一个实施例中，SDRAM内存为DDR3内存。

在其中一个实施例中，Wi-Fi电路包括连接USB接口的Wi-Fi芯片。

在其中一个实施例中，Wi-Fi芯片的型号为BCM43236。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

车载无线网关设备包括核心板，USB接口，Wi-Fi电路以及用于连接车载电子设备的CAN接口。核心板的无线通信端口通过USB接口连接Wi-Fi电路，数据传输端口连接CAN接口。核心板可将CAN接口接收到的信号转换成并行数据信号，并通过USB接口转发给Wi-Fi电路；Wi-Fi电路可将无线信号转换成并行数据信号，并依次通过USB接口、核心板转发到CAN接口。基于上述结构，能够实现快速处理车载电子设备的通信数据，满足车载电子设备数据的快速、便捷交互的需求，可应用于轨道交通中，在车载电子设备的检修、固件升级以及维护等方面，具备高的实用性，能够避免传统车载电子设备升级、维护存在高危、高空作业的危险。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为一个实施例中车载无线网关设备的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中车载无线网关设备的工作示意图；

图3为一个实施例中车载无线网关设备的第二示意性结构图；

图4为一个实施例中车载无线网关设备的第三示意性结构图；

图5为一个实施例中车载无线网关设备的第四示意性结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前，我国现行的地铁修建制度是地铁设计规范(GB50157-2003)中的规定：地铁车辆段根据功能可分为检修车辆段(简称车辆段)和运用车辆段(简称停车场)两种。车辆段的主要功能：承担车辆的定修、大修、架修(厂修)等定期修理任务,段内设备和机具的维修，调车机车、工程车等的整备及维修,以及负责段内列车停放、编组和日常检查、一般故障处理、清扫洗刷及定期消毒等日常维护保养。

列检的检修时间间隔为1日、月检为1月、定修为1年(也称年检)、架修一般为5年、大修10年。其中月检和列检通常在停车场实施，厂修、架修、定修通常在车辆段实施。具体的，检修级别对应的检修内容分别包括：

(1)厂修：对车辆各部件和系统包括车体在内进行全面的分解、检查及整修，结合技术改造对部分系统进行全面的更换，对车辆各系统进行全面检测、调试及试验。

(2)架修：对车辆的重要部件，特别是转向架及轮对、电机、电器、空调机组、车钩缓冲器装置、制动系统等进行分解、清洗、检查、探伤、修理，更换报废零部件；对电气部件进行清洁和测试；对蓄电池进行清洗及容量测试；对车辆各系统进行全面检测、调试及试验。

(3)定修：主要进行车辆的各系统状态检查、检测；各部件全面检查、清洁、润滑，部分部件如空调机组、集电器的清洁、测试和修理，以及列车的全面调试。

(4)月检：主要对易损件和磨耗件、相关部件的空气滤尘器进行检查；进行车辆重点部件及系统状态的检查，部件的清洁、润滑，更换磨耗件。

(5)列检：对与列车的行车安全相关部分进行日常性技术检查，并进行故障处理。

如此频繁且重要的检修任务，给车载电子设备厂家带来了非常严苛和繁重的工作，同时，轨道交通现场还面临高空、高压作业的危险。针对该问题，本实用新型实施例提供了一种车载无线网关设备，可应用于轨道交通电子产品的数据通信过程中。检修人员可在车厢内或是车辆段某安全地点通过无线传输，获取车载电子设备的信息，并能升级产品固件，既节约人力，还保障设备维护人员的安全，填补轨道交通行业安全检修的空白。

在一个实施例中，如图1所示，图1为一个实施例中车载无线网关设备的第一示意性结构图，提供了一种车载无线网关设备100，包括核心板110，USB接口120，Wi-Fi电路130以及用于连接车载电子设备200的CAN接口140；

核心板的无线通信端口通过USB接口连接Wi-Fi电路，数据传输端口连接CAN接口。

具体而言，本实用新型实施例可应用于轨道交通领域。地铁或列车等车辆的车载电子设备200连接车载无线网关设备的CAN接口140；CAN接口140、核心板110、USB接口120以及Wi-Fi电路130依次连接；基于上述结构，车载电子设备200可接入无线通信网络，实现快速的数据交互。

需要说明的是，CAN接口的数量为至少一个，可用于接入车载电子设备；车载无线网关设备可同时连接多个车载电子设备。

核心板可装载Linux平台，可用于根据802.11a/b/g/n/ac协议，实现车载电子设备数据无线传输。

具体的，核心板可将由CAN接口收到的信号转换成并行数据信号后，通过USB接口转发给Wi-Fi电路；Wi-Fi电路可根据802.11a/b/g/n/ac协议，将并行数据信号转换成无线通信信号。Wi-Fi电路根据802.11a/b/g/n/ac协议，将无线通信信号转换成并行数据信号，通过USB接口转发至核心板，核心板再转发到CAN接口。

进一步的，核心板还用于网关设备的系统初始化，实现Wi-Fi网络和CAN接口网络之间数据交换，具体为：核心板发送Wi-Fi配置参数信息；其中，Wi-Fi配置参数信息包括初始化AP(Wireless Access Point，无线访问接入点)状态和初始化station状态。

初始化AP状态后，网关设备进入等待事件处理状态，有四种模式：第一种，异常事件，进入异常处理状态，错误恢复后回到初始化AP状态；第二种请求关闭，则用户关闭，进入关闭状态；第三种，收发数据状态；第四种处理连接状态。

初始化station状态后，连接AP，连接AP后，网关设备进入等待事件处理状态，有三种模式：第一种，异常事件，进入异常处理状态，错误恢复后回到初始化AP状态；第二种请求关闭，则用户关闭，进入关闭状态；第三种，收发数据状态。

Wi-Fi电路包括两种工作模式：AP模式和station模式，如图2所示，图2为一个实施例中车载无线网关设备的工作示意图。

AP模式是指本实用新型实施例作为一个无线热点，接受其它Wi-Fi设备的连接的模式，就像一台无线路由器。通过配置这个模式。获取设备信息后，在Wi-Fi信息中，将“无线模式”选择为AP；设置好无线频段“Wi-Fi名”为可以被搜索到的SSID(Service Set Identifier，服务集标识)广播名称；加密方式为“无密码”或者“WPA/WPA2”(Wi-Fi Protected Access，Wi-Fi网络安全接入)，用户可以选择不加密或者WPA/WPA2的加密方式，后者需要在下面“Wi-Fi密码”中填入连接的密码，这样可以只让知道密码的访问者连接上本实施例的产品。

Station模式是指本实用新型实施例作为一个客户端连接到无线路由器等AP热点上，实现无线接入网络的功能。要应用这个功能，首先要知道被连接路由器或者其它AP热点的无线网络名称(SSID)、无线信道、加密方式与密钥(如果无加密则无需密码)。为一个TP-LINK无线路由器的无线配置。然后就可以用本实施例配置软件对本实施例进行配置。将TP-LINK的路由器无线信息填入对应窗口。设置提交更改后，重启设备，进入正常工作时，本实施例就能主动连接到SSID为“USBCAN”的路由器上。

进一步的，本实用新型实施例包括3种工作模式：

1、TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)Server模式：在TCP服务器(TCP Server)模式下，本实施例不会主动与其它设备连接，始终等待客户端(TCP Client)的连接，在与客户端建立TCP连接后即可进行双向数据通信。在该模式下，客户端可通过CAN接口对应的工作端口连接本实用新型实施例的设备。

2、TCP Client模式：在TCP客户端(TCP Client)模式下，本实用新型实施例将主动与预先设定好的TCP服务器连接。如果连接不成功，客户端将会根据设置的连接条件不断尝试与TCP服务器建立连接。在与TCP服务器端建立TCP连接后，即可进行双向数据通信。在该模式下，TCP服务器的IP由“目标IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)”确定；TCP服务器端口由“目标端口”确定。有效的“目标端口”和“目标IP”共有6组，设备会根据设置的连接数依次连接这6组参数指定的TCP服务器，直到连接成功。

3、UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)模式：UDP模式使用UDP协议进行数据通信。UDP是一种不基于连接的通信方式，不能保证发往目标主机的数据包被正确接收，所以在对可靠性要求较高的场合需要通过上层的通信协议来保证数据正确；但是因为UDP方式是一种较简单的通信方式，它不会增加过多的额外通信量，可以提供比TCP方式更高的通信速度，以保证数据包的实时性。事实上，在网络环境比较简单，网络通信负载不是太大的情况下，UDP工作方式并不容易出错。工作在这种方式下的设备，地位都是相等的，不存在服务器和客户端。在该模式下，本实用新型实施例使用“工作端口”来接收用户设备发送的UDP数据包；本实用新型实施例的CAN接口收到的数据将发送到6组有效的“目标IP”的“目标端口”。

本实用新型实施例中，核心板可装载Linux平台，能够用于根据802.11a/b/g/n/ac等协议，完成车载设备数据无线传输。实现快速处理车载电子设备的通信数据，满足车载电子设备数据的快速、便捷交互的需求，可应用于轨道交通中，在车载电子设备的检修、固件升级以及维护等方面，具备高的实用性，能够避免传统车载电子设备升级、维护存在高危、高空作业的危险。

在一个实施例中，如图3所示，图3为一个实施例中车载无线网关设备的第二示意性结构图，还包括连接核心板的电源电路。

具体而言，电源电路连接核心板，可为车载无线网关设备中各器件提供合适的电源。

在一个实施例中，如图3所示，还包括连接核心板的复位电路和TF卡接口。

具体而言，复位电路连接核心板，可为车载无线网关设备提供复位功能。TF卡接口连接核心板，可用于连接TF卡，为车载无线网关设备扩充存储容量。

在一个实施例中，如图4所示，图4为一个实施例中车载无线网关设备的第三示意性结构图，核心板为Cortex-A7核心板。

具体而言，核心板可采用Cortex-A7型的核心板。Cortex-A7核心板可包括Cortex-A7芯片。Cortex-A7芯片可装载有Linux平台

可选的，Cortex-A7芯片可采用型号为MCIMX6Y2CVM08AA的微处理器，具有高性能、低功耗、小尺寸等优点，适合低功耗和空间受限的应用场合。其次，该微处理器具有硬件加密引擎、篡改检测和动态DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)加密/解密等内置功能，可使客户面向高度安全的应用进行设计。此外，对微处理器的管脚进行优化，可采用六层PCB板进行设计，进一步节省成本。

在一个实施例中，Cortex-A7核心板的CPU的型号为i.MX 6UL。

具体而言，Cortex-A7核心板可采用型号为i.MX 6UL的CPU。

在一个实施例中，如图4所示，Cortex-A7核心板还包括协处理器和SDRAM内存；协处理器、SDRAM内存连接Cortex-A7核心板的CPU。

具体而言，Cortex-A7核心板的CPU分别连接协处理器和SDRAM内存。协处理器可用于减轻系统CPU的特定处理任务；SDRAM内存将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使RAM(random access memory，随机存取存储器)和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，与EDO内存(Extended Data Out DRAM，延伸数据输出的DRAM)相比速度能提高50％。SDRAM基于双存储体结构，内含两个交错的存储阵列，当CPU从一个存储体或阵列访问数据时，另一个就已为读写数据做好了准备，通过这两个存储阵列的紧密切换，读取效率就能得到成倍的提高。

具体的，在一个实施例中，协处理器为NEON MPE协处理器。

具体的，在一个实施例中，SDRAM内存为DDR3内存。

具体而言，DDR3内存更省电、传输效率更快。

在一个实施例中，如图5所示，图5为一个实施例中车载无线网关设备的第四示意性结构图，Wi-Fi电路包括连接USB接口的Wi-Fi芯片。

具体而言，Wi-Fi芯片通过USB接口连接核心板，实现与核心板之间的信号收发。

在一个实施例中，Wi-Fi芯片的型号为BCM43236。

具体而言，Wi-Fi电路包括博通BCM43236的Wi-Fi芯片以及外围电路。BCM43236是双频Wi-Fi芯片，具备2.4GHz(千兆赫兹)和5GHz两个通信频段；集成式射频功率放大器(PAs)可容纳2.4GHz和5GHz两个频段，消除额外PAs的需求，降低了材料成本(BOM)；另外，BCM43236还具备天线多样性，LDPC(Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验码)、STBC(Space Time Block Coding，空时分组编码)以及可同时使用两个无线频道的“快速频道转换”功能。

在一个实施例中，车载无线网关设备可具备如下功能：

1、支持静态或动态IP获取。

2、支持64、128位的加密/解密，和256位的WEP(Wired Equivalent Privacy，有线等效保密协议)，TKIP(Temporal Key Integrity Protocol，临时密钥完整性协议)或AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)密钥。

3、支持无线保真保护接入(WPA和WPA2.0)和IEEE 802.11i，包括硬件加速先进数据加密标准(AES)；

4、工作端口，目标IP和目标端口均可设定。

5、网络断开后自动恢复连接资源，可靠地建立TCP连接。

6、TCP支持多达200个连接，满足6组用户的同时管理一个CAN接口。

7、UDP方式下每个CAN接口支持6组目标IP段，多个用户可同时管理一个CAN设备。

8、支持协议包括ETHERNET(以太网)、ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)、IP、ICMP(Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议)、UDP、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)、DNS(Domain Name System，域名系统)、TCP。

9、兼容SOCKET工作方式(TCP Server、TCP Client、UDP等)，上位机通讯软件编写遵从标准的SOCKET规则。

10、CAN数据和以太网数据双向格式传输。

11、灵活的CAN接口数据分帧设置，满足用户各种分包需求。

12、每个CAN接口可以分别被配置成为不同的工作模式，可灵活应用在各种领域。

13、每个CAN接口还开放诊断端口，上位机可以通过连接此端口，获取对应CAN接口的错误状态。

14、集成2.4GHz/5GHz的WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)接口，符合802.11a/b/g/n/ac标准，支持AP与Station模式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。