[发明专利]基于ARM7的WTB-RS422网关

说明书

技术领域

本发明所述的基于ARM7的WTB-RS422网关涉及计算机通讯网络控制系统。广泛应用于铁路列车、地铁列车和城市轨道交通车辆等实时性要求较高的工业控制领域。

背景技术

随着铁路跨越式发展的需要，CRH5、CRH2、HXD1等列车在国内主干线路上广泛地应用，国外先进的TCN网络控制技术已引入国内。同时我国的电力机车车辆也开始陆续采用TCN技术，即通过TCN网络解决现场所有信号的采集与控制等问题。

IEC61375-1《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TB/T3035-2002。TCN标准定义了多功能车辆总线MVB和绞线式列车总线WTB两种形式，是为铁路行业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。

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统中，方便于列车行车安全及维护。

于是WTB-RS422网关便成为TCN网络控制系统必需的关键设备，使得RS422

与WTB网络达到无缝地结合。WTB-RS422网关的研制成功，标志着全部WTB-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

本发明的目的是提供一种新型的WTB-RS422网关，主要应用于铁路列车、地铁列车和城市轨道交通行业的WTB网络控制系统中，连接RS422总线接口的网络设备，使之既具有了WTB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，也具有了RS422链路层管理功能和应用层功能。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种基于ARM7的WTB-RS422网关，其特征在于包括WTB板卡、RS422板卡、CPU板卡、电源板卡和背板。所述的WTB板卡、RS422板卡和CPU板卡都是通过背板上的背板总线相连接，而电源板卡为WTB板卡、RS422板卡和CPU板卡提供工作电压；所述的WTB板卡负责WTB总线设备的数据采集和传输；所述的RS422板卡负责RS422设备的数据采集和控制。

所述的WTB板卡包括MCU控制电路、FPGA编解码处理器和WTB总线驱动器。所述的设备数据流从背板总线经FPGA编解码处理器允许，传入MCU控制电路转化为HDLC格式报文，传送到FPGA编解码处理器生成曼彻斯特信号，再通过WTB总线驱动器进行信号调整，传送到WTB总线上去；所述WTB总线板卡还可以接收WTB车辆总线上的传输数据，经过处理后回传到背板的背板总线上。

所述的RS422板卡包括RS422隔离光耦和RS422协议控制器，所述的设备数据流从背板总线传送到RS422隔离光耦变成隔离的信号电平，再通过RS422协议控制器转化为链路报文形成差分信号传送到RS422总线；所述RS422总线板卡还可以接收RS422总线上的传输数据，经过处理后回传到背板的背板总线上。

所述的CPU板卡包括中央处理器、FLASH、SDRAM、电源管理电路、复位电路和非易失性存贮单元，所述的中央处理器分别传送WTB总线和RS422总线数据流，经过背板的背板总线传入WTB总线板卡和RS422总线板卡。

所述的MCU控制电路以查询方式读取WTB过程数据、消息数据或监视数据，转化为HDLC报文格式，传入FPGA编解码处理器中组成曼彻斯特码信号，或者将来自FPGA编解码处理器的曼彻斯特码信号，经过处理解析为标准并行信号数据，传入MCU控制电路。

所述的RS422协议控制器是将来自RS422隔离光耦的隔离信号转化为链路报文格式的差分信号，传送到RS422总线上，或者将来自RS422总线上的差分信号，转化为标准的数据流传送到RS422隔离光耦。

所述的背板总线结构将各种板卡组合成一个整体设备，电源板卡采用模块化设计提供整个网关的供电。