[實用新型]一種WorldFIP-CAN 的網關設備

有效

• 申請號: 201320203322.7
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN203193664U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 李常賢;任育琦;劉洋
• 申請（專利權）人: 大連交大易中科技有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種不同網絡之間的雙向數據轉換裝置，特別是一種WorldFIP總線和CAN總線的互聯互通裝置，即一種WorldFIP-CAN的網關。

背景技術

現場總線是指安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動裝置之間的數字式、串行、多點通信的數據總線。隨著技術不斷的發展和內容不斷的豐富，現場總線不單單只是通信標準和通信技術，現如今已被稱為網絡系統與控制網絡，具有可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強、通訊速率高、維護成本低等特點。其中，WorldFIP總線網絡就是一種在國內外大量使用的現場總線網絡，具有突出的實時性、同步性、冗余性和可靠性。同樣，CAN總線也是一種普遍應用的工業現場總線，同時是一種支持分布式控制系統或實時性控制的串行通信網絡，具有成本低、可靠性高、抗干擾能力和實時性強等特性，由于CAN協議公開，很多CPU集成了CAN協議控制器。

隨著總線技術的不斷發展，必然需要解決不同總線之間的互聯問題，采用網關可以迅速解決不同通信接口的設備互聯問題，實現不同總線的互聯互通。其中為解決WorldFIP總線和CAN總線的互聯互通和數據轉換，研發一種WorldFIP-CAN網關設備，替代傳統的工業控制方式，對于我國鐵路行業和國內相關的工業現場總線網絡控制領域的技術創新具有現實意義。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本實用新型要設計一種可以實現WorldFIP總線和CAN總線的互聯互通的WorldFIP-CAN網關。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：一種WorldFIP-CAN網關，包括CPU板卡、CAN板卡、FIP網卡、CAN輔助板卡、FIP輔助板卡和機箱；所述的CPU板卡通過PC104總線與CAN板卡連接，所述的CAN板卡通過PC/104總線與FIP網卡連接；所述的FIP網卡通過連接器與FIP輔助板卡相連，同時FIP輔助板卡與外部WorldFIP總線設備連接；所述的CAN板卡通過連接器與CAN輔助板卡相連，同時CAN輔助板卡與外部CAN總線設備連接；所述的FIP輔助板卡安裝有FIP接口和連接器；所述的CAN輔助板卡安裝有CAN接口和連接器；所述的CPU板卡、CAN板卡、FIP網卡、CAN輔助板卡和FIP輔助板組成一個整體設備安裝在機箱內；

所述的CPU板卡包括中央處理器、RS232收發器、以太網物理接口收發器和實時時鐘，具有看門狗電路和LEDs模塊驅動電路，同時具有PC/104接口、背板接口和擴展存儲模塊及電源轉換模塊；所述的中央處理器采用STM32F207ZE處理器集成實時時鐘、CAN控制器和以太網媒體接入控制器，所述的RS232收發器為MAX3232收發器，所述的以太網物理接口收發器為DP83848C器件，所述的看門狗電路為具有監控電路的MAX813L微控制器，所述的LEDs模塊驅動電路采用8位總線收發SN74ABT245BPW芯片；

所述的CAN板卡包括CAN總線收發器、保護電路和電源模塊，具有PC/104接口；所述的CAN總線收發器采用高速帶電氣隔離的CTM8250芯片；

所述的FIP網卡包括通信控制器、介質冗余管理器、總線驅動器和隔離變壓器；所述的通信控制器為FULLFIP2控制器，介質冗余管理器為FIELDUAL器件，總線驅動器為FIELDRIVE驅動器，隔離變壓器為FIELDTR變壓器；所述的FIP網卡采用PC/104接口。

本實用新型的主要功能如下：

CPU板卡負責WorldFIP總線和CAN總線設備數據的中央處理。CPU板卡的中央處理器將采集到的數據流信息分別傳送WorldFIP總線和CAN總線上；以太網物理接口收發器實現于物理層，具有物理層功能，同時提供數據鏈路層標準接口；看門狗電路用于防止程序無限制的運行，造成死循環；通過LEDs模塊監視網關運行狀態；背板接口接收外部電源并通過電源轉換模塊將5V電壓轉換成系統所需的3.3V和5V穩定電源；以太網和RS232等接口用于網關維護功能；CPU板卡采用復雜可編程邏輯器件（CPLD）實現PC/104總線的控制時序和控制邏輯轉換功能；CPU板卡中的以太網接口、RS232接口與外部的設備相連接。

FIP網卡負責WorldFIP總線設備數據采集及傳輸處理。FIP網卡中的通信控制器FULLFIP2用于數據處理和控制；介質冗余管理器FIELDUAL可以實現快速的介質冗余；總線驅動器FIELDRIVE提供控制器與物理總線之間的接口；隔離變壓器FIELDTR用于電氣隔離；總線仲裁模塊主要用來實現用戶CPU和通信控制器FULLFIP2之間控制信號的時序匹配和組合邏輯，以及電平匹配。