[實用新型]WTB-以太網網關設備

無效

• 申請號: 200820218186.8
• 申請日: 2008-09-24
• 公開（公告）號: CN201274496Y
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 于躍;吳健;杜振環;譚雷雨;任寶兵
• 申請（專利權）人: 中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L12/28
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 安寶貴

技術領域

本實用新型涉及符合TCN標準的WTB網絡控制系統，是具有以太網通信能力的WTB網絡通訊設備。廣泛應用于鐵路列車、地鐵列車和城市軌道交通車輛等實時性要求較高、能夠自動編組的工業控制領域。

背景技術

IEC61375-1《列車通信網絡》(簡稱TCN標準)，是一項國際標準，也是我國鐵路行業標準。TCN標準是為鐵路機車車輛這一特殊應用領域設計的現場總線標準，它制定了一個開放的通信系統，從而使得各種鐵道機車車輛能夠相互聯掛、不同廠商的設備能夠互聯。TCN標準一共定義了多功能車輛總線MVB和絞線式列車總線WTB兩種形式，其中MVB總線連接一個車輛內的設備，總線工作頻率為1.5Mbit/s，介質為雙絞線或光纖。MVB總線在鏈路層提供了兩種傳輸服務：(1)過程數據：周期性的，源尋址廣播數據；(2)消息數據：按需傳送的，目標尋址的數據報文。

以太網是公認的最具發展前途的現場總線之一，IEEE802.3標準是它的國際標準。以太網標準遵循ISO/OSI模型，采用了其中的鏈路層、傳輸層、網絡層、會話層、表示層和應用層。以太網是一種有效支持分布式控制和實時控制系統的通信網絡，具有突出的可靠性、實時性和靈活性。

目前，由于列車旅客信息系統的服務要求，國內外先進TCN網絡控制系統需要通過以太網接口，與GPRS、CDMA、GPS等無線網絡進行數據通信，將列車信息傳送到遠程監控中心，方便于列車設備的日常維護及檢修。于是WTB-以太網網關便成為TCN網絡控制系統必需的關鍵設備，使得以太網與WTB網絡達到無縫地結合。雖然可以直接采購國外WTB-以太網網關，但是國內還沒有應用于機車車輛行業的具有自主知識產權的WTB-以太網網關，所以WTB-以太網網關的研制成功，標志著全部WTB-以太網轉換技術已經攻克，填補了國內這一領域的空白，使我國的TCN網絡控制技術上了一個新臺階。對于國內鐵路機車車輛行業的技術創新具有現實意義。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種新型的WTB-以太網網關設備，主要應用于在鐵路列車、地鐵列車和城市軌道行業的WTB網絡控制系統中，連接以太網網絡設備。它既具有WTB過程數據功能、消息數據功能和總線管理功能，也具有以太網鏈路層、傳輸層、網絡層、會話層、表示層和應用層功能。

本實用新型的技術解決方案是這樣實現的：

一種WTB-以太網網關設備，其特征在于包括核心處理電路，與其電連接的WTB共享RAM、MCU微控制器、HDLC控制器、FPGA處理器、WTB總線驅動器、以太網協議控制器、隔離變壓器和以太網物理層接口，其中的核心處理電路利用WTB共享RAM與MCU微控制器進行數據通信，通過HDLC控制器和FPGA處理器轉化生成曼徹斯特信號，經WTB總線驅動器傳送到WTB總線上；同時也將數據傳送到以太網協議控制器中轉化為鏈路層報文，通過隔離變壓器變成隔離的差分電平信號，經以太網物理層接口傳送到以太網上去。

所述的核心處理電路包括中央處理器，與其電連接的FLASH、SDRAM、電源管理電路、復位電路、非易失性存貯單元和實時時鐘。核心處理電路作為網關核心處理單元，不僅完成WTB過程數據功能、消息數據功能和總線管理功能，也完成以太網鏈路層、傳輸層、網絡層、會話層、表示層和應用層功能。同時中央處理器將采集的數據信息生成用于列車車輛診斷分析的數據流，存貯于非易失性存貯單元。

所述的MCU微控制器是WTB網絡的核心部件，完成WTB總線鏈路層功能；WTB總線驅動器是以RS485協議控制器和MOSFET器件為核心的，完成WTB總線物理層功能；WTB共享RAM是以SRAM為物理介質的，存貯相關通信數據。核心處理電路和MCU微控制器同時訪問WTB共享RAM的SRAM區，通過控制信號來解決爭用沖突問題，在雙方爭用同一地址單元時，其片內硬件電路可根據兩邊的地址、片選以及讀寫信號到達先后順序來裁決哪方有使用權，避免因此而產生的讀寫錯誤。而MCU微控制器通過HDLC控制器和FPGA處理器將數據轉化生成曼徹斯特信號，經WTB總線驅動器完成對WTB總線的操作。

所述的以太網協議控制器是以太網網絡的核心部件，完成以太網鏈路層功能；以太網物理層接口是以RJ45連接器為核心的，完成以太網總線物理層功能；隔離變壓器將差分信號進行電氣隔離。核心處理電路通過數據線和地址線并行訪問以太網協議控制器，經過隔離變壓器進行電氣隔離調整，經以太網物理層接口對以太網網絡進行操作。

與現有技術相比較，本實用新型的優點在于：