CN101908990A - 一种基于arm7的mvb网关及其工作方法 - Google Patents

一种基于arm7的mvb网关及其工作方法 Download PDF

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宁寿辉
金晓宇
闫宁
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Abstract

本发明公开了一种基于ARM7的MVB网关及其工作方法，所述的网关包括MVB总线协议控制器、MVB总线收发器、ARM7中央控制器、DeviceNet总线协议控制器、DeviceNet总线收发器，ARM7中央控制器分别与MVB总线协议控制器和DeviceNet总线协议控制器双向连接，MVB总线协议控制器与MVB总线收发器双向连接，DeviceNet总线协议控制器与DeviceNet总线收发器双向连接。本发明通过ARM7中央控制器实现了MVB总线协议控制器和DeviceNet协议控制器的数据交换，解决了机车专用的MVB控制网络和广泛使用的工业控制网络DeviceNet现场总线的互联问题。

Description

一种基于ARM7的MVB网关及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种不同网络总线之间的数据转换装置，特别是一种基于ARM7的MVB网关及其工作方法。
背景技术
DeviceNet现场总线是世界一流的自动化控制和信息解决方案供应商——美国罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)公司推出的最优的工业控制网络技术——NetLinx的底层网络。DeviceNet具有开放、低价、可靠、高效的优点，特别适合于高实时性要求的工业现场的底层控制。DeviceNet现已列为国际标准IEC62026-3(2000-07)低压开关设备和控制设备-控制器-设备接口，并被列入欧洲标准EN50325。此外，DeviceNet实际上是亚洲和美洲的设备网标准。
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，作为中国铁路轨道车辆的网络通讯标准，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，它包括两种用于列车车载数据通信的现场总线：WTB总线和MVB总线，其中MVB负责车辆内部的数据通讯。
在机车控制网络中，具备MVB通讯功能的设备和具备DeviceNet通讯功能的设备同时存在，如果使用MVB通讯协议的机车专用控制网络与广泛使用的工业控制网络DeviceNet现场总线能够互联，对于基于MVB协议的控制系统的开发、调试以及监视具有很重要的意义。但现有设备中没有成熟应用的MVB-DeviceNet网关。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种基于ARM7的MVB网关及其工作方法，从而解决了MVB专用通讯网络与广泛使用的工业控制网络DeviceNet现场总线间的互联问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于ARM7的MVB网关，包括MVB总线协议控制器、MVB总线收发器、ARM7中央控制器、DeviceNet总线协议控制器、DeviceNet总线收发器，所述的ARM7中央控制器分别与MVB总线协议控制器和DeviceNet总线协议控制器双向连接，所述的MVB总线协议控制器经MVB总线收发器与MVB总线双向连接，所述的DeviceNet总线协议控制器经DeviceNet总线收发器与DeviceNet总线双向连接。
一种基于ARM7的MVB网关的工作方法，包括MVB总线数据转换成DeviceNet总线数据方法和DeviceNet总线数据转换成MVB总线数据方法，具体包括以下步骤：
A、MVB总线数据转换成DeviceNet总线数据：
A1、MVB总线收发器接收MVB总线的数据并发送到MVB总线协议控制器；
A2、MVB总线协议控制器根据MVB总线通讯协议规定，接收MVB数据帧；
A3、ARM7中央控制器读取MVB总线协议控制器的MVB数据，进行逻辑运算处理后，生成DeviceNet数据，写入DeviceNet总线协议控制器；
A4、DeviceNet总线协议控制器根据DeviceNet总线通讯协议规定，读取ARM7中央控制器写入DeviceNet总线协议控制器中的数据，经过编码生成DeviceNet数据帧；
A5、DeviceNet总线收发器，接收DeviceNet总线协议控制器的DeviceNet数据帧并发送到DeviceNet总线；
B、DeviceNet总线数据转换成MVB总线数据：
B1、DeviceNet总线收发器接收DeviceNet总线的数据并发送到DeviceNet总线协议控制器；
B2、DeviceNet总线协议控制器根据DeviceNet总线通讯协议规定，接收DeviceNet数据帧；
B3、ARM7中央控制器读取DeviceNet总线协议控制器的DeviceNet数据，进行逻辑运算处理后，生成MVB数据，写入MVB总线协议控制器；
B4、MVB总线协议控制器根据MVB总线通讯协议规定，读取ARM7中央控制器写入MVB总线协议控制器中的数据，经过编码生成MVB数据帧；
B5、MVB总线收发器，接收MVB总线协议控制器的MVB数据帧并发送到MVB总线。
本发明所述的ARM7中央控制器，负责MVB总线协议控制器和DeviceNet协议控制器的数据交换，具有图形化编程接口，用户使用符合IEC61131-3的语言编写控制逻辑。
与现有技术相比，本发明通过ARM7中央控制器实现了MVB总线协议控制器和DeviceNet协议控制器的数据交换，解决了机车专用的MVB控制网络和广泛使用的工业控制网络DeviceNet现场总线的互联问题，具有设计新颖、可靠、灵活等特点，在轨道车辆以及农林机械等行业以及相关领域具有广泛的应用前景。
附图说明
本发明共有2张附图，其中：
图1是基于ARM7的MVB网关的结构框图。
图2是ARM7中央控制器及其外围接口电路结构框图。
图中：1、MVB总线协议控制器，2、MVB总线收发器，3、ARM7中央控制器，4、DeviceNet总线协议控制器，5、DeviceNet总线收发器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种基于ARM7的MVB网关，包括MVB总线协议控制器1、MVB总线收发器2、ARM7中央控制器3、DeviceNet总线协议控制器4、DeviceNet总线收发器5，所述的ARM7中央控制器3分别与MVB总线协议控制器1和DeviceNet总线协议控制器4双向连接，所述的MVB总线协议控制器1经MVB总线收发器2与MVB总线双向连接，所述的DeviceNet总线协议控制器4经DeviceNet总线收发器5与DeviceNet总线双向连接。
一种基于ARM7的MVB网关的工作方法，包括MVB总线数据转换成DeviceNet总线数据方法和DeviceNet总线数据转换成MVB总线数据方法，具体包括以下步骤：
A、MVB总线数据转换成DeviceNet总线数据：
A1、MVB总线收发器2接收MVB总线的数据并发送到MVB总线协议控制器1；
A2、MVB总线协议控制器1根据MVB总线通讯协议规定，接收MVB数据帧；
A3、ARM7中央控制器3读取MVB总线协议控制器1的MVB数据，进行逻辑运算处理后，生成DeviceNet数据，写入DeviceNet总线协议控制器4；
A4、DeviceNet总线协议控制器4根据DeviceNet总线通讯协议规定，读取ARM7中央控制器3写入DeviceNet总线协议控制器4中的数据，经过编码生成DeviceNet数据帧；
A5、DeviceNet总线收发器5，接收DeviceNet总线协议控制器4的DeviceNet数据帧并发送到DeviceNet总线；
B、DeviceNet总线数据转换成MVB总线数据：
B1、DeviceNet总线收发器5接收DeviceNet总线的数据并发送到DeviceNet总线协议控制器4；
B2、DeviceNet总线协议控制器4根据DeviceNet总线通讯协议规定，接收DeviceNet数据帧；
B3、ARM7中央控制器3读取DeviceNet总线协议控制器4的DeviceNet数据，进行逻辑运算处理后，生成MVB数据，写入MVB总线协议控制器1；
B4、MVB总线协议控制器1根据MVB总线通讯协议规定，读取ARM7中央控制器3写入MVB总线协议控制器1中的数据，经过编码生成MVB数据帧；
B5、MVB总线收发器2，接收MVB总线协议控制器1的MVB数据帧并发送到MVB总线。
本发明所述的ARM7中央控制器3，负责MVB总线协议控制器1和DeviceNet总线协议控制器4的数据交换，具有图形化编程接口，用户使用符合IEC61131-3的语言编写控制逻辑。
下面结合图1-2对本发明的电路及其工作原理作进一步说明：本发明的电路包括MVB总线控制电路、DeviceNet总线控制电路、ARM7中央控制器3及其外围接口电路，具体电路分类如下：
如图1所示，MVB总线控制电路是MVB总线和ARM7中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括MVB总线协议控制器1、MVB总线收发器2和ARM7中央控制器3接口电路。ARM7中央控制器3通过标准的总线读写来控制MVB总线协议控制器1发送或者接受MVB总线的数据，MVB总线协议控制器1负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。MVB总线收发器2负责将收发的数据转换成符合MVB总线物理层规定的电信号，同时对MVB的总线控制电路进行隔离和保护。
如图1所示，DeviceNet总线控制电路是DeviceNet总线和ARM7中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括DeviceNet总线协议控制器4、DeviceNet总线收发器5和ARM7中央控制器3接口电路。ARM7中央控制器3通过标准的总线读写来控制DeviceNet总线协议控制器4发送或者接受DeviceNet总线的数据，DeviceNet总线协议控制器4负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。DeviceNet总线收发器5负责将收发的数据转换成符合DeviceNet总线物理层规定的电信号，同时对DeviceNet的总线控制电路进行隔离和保护。
如图2所示，ARM7中央控制器3及其外围接口电路实现了网关的中央控制功能，主要包括ARM7中央控制器3、代码存储器、配置存储器、程序存储器。ARM7中央控制器3具有速度快、体积小、接口丰富、功耗低、无需辅助散热设备的优点，主要负责运行PLC解释器和用户的应用程序。代码存储器由非易失性闪存(FLASH)组成，永久存储网关的控制代码。配置存储器由非易失性闪存(FLASH)组成，永久存储用户的应用数据和总线配置数据。程序存储器由同步动态随机访问存储器(SDRAM)组成，具有速度快、容量大的优点，用于代码运行时的内存分配。用户可以通过图形化编程工具进行应用程序的编写和编译，生成二进制代码文件后通过网络接口下载至配置存储器中，运行于ARM7中央控制器3的PLC解释器将自动加载并执行用户应用程序，对总线数据进行逻辑处理。

Claims (3)

1.一种基于ARM7的MVB网关，其特征在于：包括MVB总线协议控制器(1)、MVB总线收发器(2)、ARM7中央控制器(3)、DeviceNet总线协议控制器(4)、DeviceNet总线收发器(5)，所述的ARM7中央控制器(3)分别与MVB总线协议控制器(1)和DeviceNet总线协议控制器(4)双向连接，所述的MVB总线协议控制器(1)经MVB总线收发器(2)与MVB总线双向连接，所述的DeviceNet总线协议控制器(4)经DeviceNet总线收发器(5)与DeviceNet总线双向连接。
2.一种基于ARM7的MVB网关的工作方法，其特征在于：包括MVB总线数据转换成DeviceNet总线数据方法和DeviceNet总线数据转换成MVB总线数据方法，具体包括以下步骤：
A、MVB总线数据转换成DeviceNet总线数据：
A1、MVB总线收发器(2)接收MVB总线的数据并发送到MVB总线协议控制器(1)；
A2、MVB总线协议控制器(1)根据MVB总线通讯协议规定，接收MVB数据帧；
A3、ARM7中央控制器(3)读取MVB总线协议控制器(1)的MVB数据，进行逻辑运算处理后，生成DeviceNet数据，写入DeviceNet总线协议控制器(4)；
A4、DeviceNet总线协议控制器(4)根据DeviceNet总线通讯协议规定，读取ARM7中央控制器(3)写入DeviceNet总线协议控制器(4)中的数据，经过编码生成DeviceNet数据帧；
A5、DeviceNet总线收发器(5)，接收DeviceNet总线协议控制器(4)的DeviceNet数据帧并发送到DeviceNet总线；
B、DeviceNet总线数据转换成MVB总线数据：
B1、DeviceNet总线收发器(5)接收DeviceNet总线的数据并发送到DeviceNet总线协议控制器(4)；
B2、DeviceNet总线协议控制器(4)根据DeviceNet总线通讯协议规定，接收DeviceNet数据帧；
B3、ARM7中央控制器(3)读取DeviceNet总线协议控制器(4)的DeviceNet数据，进行逻辑运算处理后，生成MVB数据，写入MVB总线协议控制器(1)；
B4、MVB总线协议控制器(1)根据MVB总线通讯协议规定，读取ARM7中央控制器(3)写入MVB总线协议控制器(1)中的数据，经过编码生成MVB数据帧；
B5、MVB总线收发器(2)，接收MVB总线协议控制器(1)的MVB数据帧并发送到MVB总线。
3.根据权利要求2所述的一种基于ARM7的MVB网关的工作方法，其特征在于：所述的ARM7中央控制器(3)，负责MVB总线协议控制器(1)和DeviceNet总线协议控制器(4)的数据交换，具有图形化编程接口，用户使用符合IEC61131-3的语言编写控制逻辑。
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