[实用新型]WTB-RS422网关设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及符合TCN标准的WTB网络控制系统，是具有RS422总线通信能力的WTB网络通讯设备。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、能够自动编组的工业控制领域。

背景技术

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。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WTB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

本实用新型的目的是提供一种新型的WTB-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WTB网络控制系统中，连接RS422网络设备。使它既具有了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：

一种WTB-RS422网关设备，其特征在于包括以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8位处理器和ESCC控制器为核心的WTB协议控制电路、以FPGA器件为核心的FPGA编解码处理器、以RS485协议控制器和MOSFET器件为核心的WTB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；WTB总线上的冗余差分数据信号通过两组信号线分别传送到WTB总线驱动器，经FPGA编解码处理器转化处理后，再存放于WTB协议控制电路IS62C1024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IS62C1024芯片，并取得设备数据，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WTB总线的设备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。其硬件结构示意图如图2所示。核心处理电路作为网关核心处理单元，不仅完成WTB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WTB协议控制电路是WTB网络的核心部件，完成WTB总线链路层功能；WTB总线驱动器是以RS485协议控制器和MOSFET器件为核心的，完成WTB总线物理层功能；FPGA编解码处理器是总线信号编码和解码器件，完成WTB总线信号编解码功能。。核心处理电路和WTB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WTB协议控制电路生成HDLC报文，传送到FPGA处理器转化生成曼彻斯特信号，经WTB总线驱动器完成对WTB总线的操作。