[实用新型]基于8051CPU核的GPRS－MVB网关

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于GPRS无线网络和MVB车辆现场总线的网络控制，主要涉及到一种基于8051CPU的用于机车现场远程数据采集并无线传输的新型GPRS-MVB网关。

背景技术

近年来随着铁路行业的快速发展，现场总线由于其可靠性高、成本低、故障率低等优点使得其应用越来越广泛，出于通信性能及国际列车互连的考虑，TCN总线在轨道交通领域中占有很大的比重，尤其是在机车、动车、地铁等轨道交通领域，TCN总线的应用尤其广泛。随着我国铁路信息化的建设，对于轨道车辆的远程监控也成为当前我们需要迫切解决的问题，在全国大规模的GSM-R网络建成之前，使用GPRS网络将从机车车辆现场采集的数据无线传输到地面，成为当前成本低、实现快、可靠性高的首选方案。本设计就是针对这一应用，采用了8051CPU设计出一种低成本、高性能的GPRS-MVB网关。

TCN标准网络总线MVB是一种新型的专用于铁路领域的网络系统，由于它的可靠性、灵活性而被世界上越来越多的国家所采用。MVB总线采用曼彻斯特编码，传输速率为1.5M，MVB作为一个国际标准的车辆总线，在IEC-61375-1中对其做了详细的规定。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展起来的一种新的数据承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用分组交换技术，数据传输速率高达160Kbps。分组交换的基本过程是把数据先分成若干个小的数据包，可通过不同的路由，以存储转发的接力方式送到目的端，而组装成完整的数据。分组交换基本上不是实时系统，延时也不固定，但可以使不同的数据传输“共用”传输带宽：有数据占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源。采用分组交换的GPRS则可灵活运用无线信道，每一个用户可以有多个无线信道，而同一信道又可以由几个用户共享，从而极大地提高了无线资源的利用率。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

MVB网络协议控制器是MVB网络的核心器件，它负责将MVB总线的各种信息按TCN标准协议进行解码，并将相关的信息存入内部RAM，同时实现与主处理器单元的通信接口功能，该功能由FPGA实现。

本实用新型使用的8051CPU型号为C8051F040，这是Silicon laboratory公司基于51核的CPU，内部具有64K字节高速Flash，4K+256字节高速SRAM，硬件实现的SPI、SMBus/I²C和两个UART串行接口，集成CAN2.0标准的高速CAN总线控制器、12位100ksps的ADC，带PPGA和8通道模拟多路开关，2路12位具有可编程数据更新方式的DAC，5个通用的16位定时器，片内看门狗定时器，VDD监视器和温度传感器。

发明内容

本实用新型针对目前存在的问题，研发了一种兼容性高、设计新颖、灵活性强的用于远程数据传输的GPRS-MVB网关。本发明的技术解决方案如下：

一种用于远程数据传输的GPRS-MVB网关，其特征在于包括CPU控制器C8051F040、MVB网络协议控制器，GPRS模块及外围电路，所述的MVB转GPRS网关负责MVB和GPRS数据流的交互，将机车现场的MVB数据流通过GPRS传输到地面远程监控站，交给远程计算机使用，实现对远程MVB网络设备的监视；另一方面是远程计算机可以发送指令到机车的MVB网络，完成对MVB网络设备的远程控制。