CN101969392B - 适用于公交电子站牌系统的数据传输设备 - Google Patents

Abstract

适用于公交电子站牌系统的数据传输设备，涉及远程数据通信领域。不同公交电子站牌系统的数据传输设备的CAN总线接口的CAN_H脚和CAN_L脚并接在CAN总线上；CAN总线上只需要选定一个数据传输设备外接ADSL MODEM，通过ADSL拨号方式连接到Internet网上，与监控中心系统进行远程通信获取数据。该数据传输设备将接收到这些数据按照通信协议发送到CAN总线上，总线上的其他数据设备按照通信协议自动地获取本公交车站需要的数据，然后将这些数据通过串口发送到显示控制器，LED显示屏上显示这些公交信息。该设备大大降低通信费用，提高了系统数据传输的的可靠性。

Description

适用于公交电子站牌系统的数据传输设备

技术领域

本发明涉及远程数据通信领域，特别涉及一种用于公交车辆电子站牌数据传输装置。

背景技术

传统的公交站牌只能以固定的方式来显示公交线路号、车站站名、首末班车时间等信息，这种公交站牌功能简单、却难以满足人们出行的要求。而公交电子站牌系统除了能够显示传统的公交站牌显示的信息外，还能够动态显示公交车辆实时运行信息，如线路上的车辆位置、车辆到达本站剩余时间还有多少、道路交通信息、时间信息等。因此公交电子站牌系统有助于出行公众根据自身出行计划做出及时、正确地选择出行线路和出行时间。

通过对现有技术的文献进行检索，申请号为200710045444.7的发明专利，公开了公交电子站牌系统主要由数据传输设备、显示控制设备及LED显示屏组成。一方面，数据传输设备与显示控制设备之间通过串口连接，进行串行通信。另一方面，数据传输设备具有无线GPRS通信功能，能通过移动的GPRS无线网络与公交公司监控中心系统进行通信。数据传输设备定时地接收监控中心系统无线发送来的车辆位置、速度和到站时间等公交车信息。数据传输设备对接收到的公交车信息进行分类处理，将需要显示的信息发送给显示控制器，数据经显示控制器处理后，在LED屏上显示出公交车的信息。但是这种公交电子站牌系统的工作方式存在以下不足之处：

(1)GPRS无线通信费用高，这不利于公交电子站牌系统的推广使用。系统采用集中式的通信架构，在这种架构中监控中心系统处于中心节点的重要位置，每个公交电子站牌系统的数据传输设备以GPRS无线通信的方式与监控中心系统进行通信，获取数据。由于电子站牌要实时显示信息，数据更新时间周期短(例如每20秒就要获取监控中心系统无线发送来的数据)，因此GPRS数据传输的流量很大，每个站牌的GPRS通信费用高。若考虑到一个大城市中安装有数千个电子站牌，则公交电子站牌系统的使用需要高昂的GPRS无线通信费用。

(2)GPRS无线通信容易受GPRS信号的影响，当GPRS信号强度较弱时，GPRS通信会中断。因此在GPRS信号较弱或不稳定的地方，公交电子站牌系统的通信效果不好，系统的通信可靠性较低。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计一种公交电子站牌系统的数据传输设备。这种数据传输设备具有CAN总线通信功能，在一定距离范围内不同的公交车站的数据传输设备能够通过CAN总线进行数据通信，从而实现了公交车站与公交车站之间的直接通信。连接在CAN总线上所有数据传输设备中，只需要有一个数据传输设备外接ADSL MODEM，通过ADSL拨号方式连接到Internet网上，与Internet网上的监控中心系统进行远程通信，获取来自监控中心系统的数据。这种数据传输设备能够大大降低与监控中心数据通信的费用，提高了电子站牌系统数据传输的可靠性。

本发明的技术方案是：

适用于公交电子站牌系统的数据传输设备，它包括ARM CPU、CAN总线接口电路、以太网接口电路、FLASH存储器、SDRAM存储器、串口接口电路、电源。

CPU为ARM CPU，ARM CPU芯片的型号为S3C2440；CAN总线协议控制器芯片的型号为MCP2510；

ARM CPU与CAN总线接口电路的连接：

ARM CPU的SCK0、MOSI0、MISO0、NSS、INT脚分别与CAN总线协议控制器的SCK、SI、SO、CS、INT脚相连接；

不同公交电子站牌系统的数据传输设备的CAN总线接口的CAN_H脚和CAN_L脚并接在CAN总线上；

以太网接口电路中的以太网控制器芯片的型号是RTL8019AS；

ARM CPU与以太网接口电路的连接：

ARM CPU的D0-D15数据总线分别与以太网控制器的SD0-SD15数据总线连接；

ARM CPU的A1-A10地址总线分别与以太网控制器的SA0-SA9地址总线连接；

ARM CPU的EXINT1、nOE、nWE、RESET、nGCSS脚分别与以太网控制器的INT0、IORB、IOWB、RSTDRV、AEN脚连接；

任意选择一个公交电子站牌系统的数据传输设备的RJ45以太网接口与ADSLMODEM的RJ45以太网接口连接，公交电子站牌系统的数据传输设备通过ADSL拨号方式连接到Internet网上。

不同公交电子站牌系统的数据传输设备通过CAN总线接口连接在CAN总线上，可进行设备之间的互相通信。CAN总线的通信距离与通信波特率有关，如波特率在5Kbps时，通信距离可达6公里以上，即能够实现6公里之内的公交电子站牌系统之间的互联。通常城市公交车站附近设有电话亭，这为数据传输设备通过ADSL拨号连接Internet网的方式提供方便。CAN总线上只需要选定一个数据传输设备外接ADSL MODEM，通过ADSL拨号方式，其能连接在Internet网上。由于监控中心系统也连接在Internet网上，因此监控中心系统就能够与数据传输设备进行远程通信，将CAN总线上的所有公交电子站牌系统所需要的信息发送给选定的数据传输设备，该数据传输设备将接收到这些数据按照通信协议发送到CAN总线上，总线上的其他数据设备按照通信协议自动地获取本公交车站需要的数据，然后将这些数据通过串口发送到显示控制器，LED显示屏上显示这些公交信息。

本发明和已有技术相比具有的有益效果：

这种数据传输设备大大降低了与监控中心数据通信的费用，提高了公交电子站牌系统数据传输的可靠性：

(1)数据传输设备具有CAN总线接口，不同的公交电子站牌系统的数据传输设备之间能通过CAN总线进行较远距离的数据通信。连接在CAN总线上所有的数据传输设备，只需要选定一个数据传输设备通过以太网接口外接ADSLMODEM，设备就容易地通过ADSL拨号方式连接到Internet上，与连接在Internet网络上的监控中心系统通信，获取总线上所有的公交电子站牌系统所需要的数据，然后通过CAN总线，将这些数据发送给其他数据传输设备。这种通信方式由于不需要每一个数据传输设备都具有ADSL拨号功能与监控中心系统直接通信获取数据，而且又由于通过ADSL拨号方式连接到Internet网的通信费用较低(例如可采用收费较低的包月支付的方式)，因此系统通信的费用较低。

(2)ADSL拨号方式是采用有线通信方式，相对GPRS无线通信方式，这种数据传输方式的可靠性较高。另外，从理论上讲，CAN总线是一种现场总线，通信可靠性是其突出的优点，因此数据传输设备具有较高的通信可靠性。

附图说明

图1数据传输设备硬件系统的主要架构。

图2数据传输设备的通信方式。

图3CAN总线接口电路。

图4以太网接口电路。

图5串口接口电路。

具体的实施方式

适用于公交电子站牌系统的数据传输设备，如图1、2，它包括ARM CPU、CAN总线接口电路、以太网接口电路、FLASH存储器、SDRAM存储器、串口接口电路、电源。

CPU为ARM CPU，ARM CPU芯片的型号为S3C2440；CAN总线协议控制器芯片的型号为MCP2510；

ARM CPU与CAN总线接口电路的连接：

ARM CPU的SCK0、MOSI0、MISO0、NSS、INT脚分别与CAN总线协议控制器的SCK、SI、SO、CS、INT脚相连接；

公交电子站牌系统的数据传输设备1至公交电子站牌系统的数据传输设备n的CAN总线接口的CAN_H脚和CAN_L脚并接在CAN总线上；

以太网接口电路中的以太网控制器芯片的型号是RTL8019AS；

ARM CPU与以太网接口电路的连接：

ARM CPU的D0-D15数据总线分别与以太网控制器的SD0-SD15数据总线连接；

ARM CPU的A1-A10地址总线分别与以太网控制器的SA0-SA9地址总线连接；

ARM CPU的EXINT1、nOE、nWE、RESET、nGCSS脚分别与以太网控制器的INT0、IORB、IOWB、RSTDRVV、AEN脚连接；

任意选择一个公交电子站牌系统的数据传输设备的RJ45以太网接口与ADSLMODEM的RJ45以太网接口相连接，公交电子站牌系统的数据传输设备通过ADSL拨号方式连接到Internet网络上。

FLASH存储器的型号是HY29LV160芯片，存储容量是2MB，SDRAM由4片型号是HY57V641620芯片构成，容量总共为32MB。

一、CAN总线接口电路

不同公交电子站牌系统的数据传输设备通过CAN总线接口相连接，设备的CAN总线接口电路的示意图如图3所示。CAN总线协议控制器芯片的型号是MCP2510，CAN总线收发器芯片的型号是PCA82C250，第一、第二高速光电耦合器U1和U2芯片的型号均为6N137，第一电阻R1，第二电阻R2均是10欧姆的电阻，第三电阻R3的大小可根据总线通信速率适当调整，一般取值在16欧姆和140欧姆之间。第一电容C1，第二电容C2是均是30PF的电容。

以上器件的连接为第一电阻R1的一端与CAN总线的CAN_H线相连接，第一电阻R1的另一端与PCA82C250芯片的CANH脚相连接；第二电阻R2的一端与CAN总线的CAN_L线相连接，第二电阻R2的另一端与PCA82C250芯片的CANL脚相连接；第一电容C1和第二电容C2的一端相并联接地，第一电容C1的另一端与CAN_H相连接，第二电容C2的另一端与CAN_L相连接；

PCA82C250芯片的TXD、RXD脚分别与第一高速光电耦合器U1的OUT脚、第二高速光电耦合器U2的IN脚相连接；PCA82C250芯片的RS脚经过第三电阻R3与地相连接；

MCP2510芯片的SCK、SI、SO、CS、INT脚分别与S3C2440芯片的SCK0、MOSI0、MISO0、NSS、INT脚相连接；MCP2510芯片的TXCAN、RXCAN脚分别与U1芯片的IN脚、U2芯片的OUT脚相连接。

CAN总线收发器PCA82C250工作在斜率模式，第一电阻R1与第二电阻R2起到限流作用，保护PCA82C250免受过流冲击。第一电容C1和第二电容C2可滤除CAN总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的作用。CAN总线协议控制器MCP2510的作用是实现CAN总线协议，CAN总线收发器PCA82C250的作用是CAN总线协议控制器与CAN总线之间的接口，提供对总线的差动发送和接收功能。高速光电耦合器U1和U2在CAN总线协议控制器与收发器之间具有光电隔离作用，这增强了系统抗干扰能力。

二、以太网接口电路

数据传输设备的以太网接口可用来连接ADSL MODEM，以太网接口电路如图4所示。以太网控制器芯片的型号是RTL8019AS，网卡滤波器芯片的型号是20F001N，具有信号隔离与滤波作用。

RTL8019AS芯片的SD0-SD15数据总线分别连接S3C2440芯片的D0-D15数据总线；SA0-SA9地址总线分别连接S3C2440芯片的A1-A10地址总线；RTL8019AS芯片的INT0、IORB、IOWB、RSTDRV、AEN脚分别连接S3C2440芯片的EXINT1、nOE、nWE、RESET、nGCSS脚。RTL8019AS芯片的TPIN+、TPIN-、TPOUT+、TPOUT-脚分别连接20F001N芯片的RD+、RD-、TD+、TD-脚；20F001N芯片的TX+、TX-、RX+、RX-脚分别连接RJ45以太网接口的RJ_TX+、RJ_TX-、RJ_RX+、RJ_RX-脚。

RTL8019AS芯片有三种工作模式：跳线方式、即插即用方式和免跳线方式。为了降低接口电路的复杂性，减少连线，设置RTL8019AS芯片工作在跳线方式。

S3C2440与RTL8019AS的收发缓存器的数据交换由远程DMA(直接存储器存取)控制，而RTL81019AS收发缓存器与以太网总线之间的数据交换由它的本地DMA控制。RTL8019AS通过中断的方式通知S3C2440数据收发的结果和状态，S3C2440通过查询中断状态寄存器的值作出相应处理。

三、串口接口电路

由于显示控制器是RS232串口，因此数据传输设备需要有RS232串口。由于ARM CPU S3C2440的串口信号电平是LVTTL电平，因此必须进行串口电平转换，转换电路如图5所示。电平转换芯片的型号是MAX232ESE。S3C2440芯片的第一串口的TXD1，RXD1脚分别与MAX232ESE芯片的T1IN，R1OUT脚相连接；S3C2440芯片的第二串口的TXD2，RXD2脚分别与MAX232ESE芯片的T2IN，R2OUT脚相连接。数据传输设备COM1的232_RXD1，232_TXD1脚分别与MAX232ESE芯片的T1OUT，R1IN脚相连接；数据传输设备COM2的232_RXD2，232_TXD2脚分别与MAX232ESE芯片的T2OUT，R2IN脚相连接。数据传输设备的COM1串口与显示控制器的RS232串口相连接。COM2串口是备用串口，可用来连接其他外部设备。

第三电容C3和第四电容C4均是0.1UF的电容。MAX232ESE的C1+脚经过第三电容C3与C1-脚相连接；MAX232ESE的C2+脚经过第四电容C4与C2-脚相连接。

Claims (2)

1.适用于公交电子站牌系统的数据传输设备，它包括CPU、FLASH存储器、SDRAM存储器、串口接口电路、电源；

其特征在于，CPU为ARM CPU，ARM CPU芯片的型号为S3C2440；CAN总线协议控制器芯片的型号为MCP2510；

ARM CPU与CAN总线接口电路的连接：

ARM CPU的SCK0、MOSI0、MISO0、NSS、INT脚分别与CAN总线协议控制器的SCK、SI、SO、CS、INT脚相连接；

不同公交电子站牌系统的数据传输设备的CAN总线接口的CAN_H脚和CAN_L脚并接在CAN总线上；

以太网接口电路中的以太网控制器芯片的型号是RTL8019AS；

ARM CPU与以太网接口电路的连接：

ARM CPU的D0-D15数据总线分别与以太网控制器的SD0-SD15数据总线连接；

ARM CPU的A1-A10地址总线分别与以太网控制器的SA0-SA9地址总线连接；

ARM CPU的EXINT1、nOE、nWE、RESET、nGCSS脚分别与以太网控制器的INT0、IORB、IOWB、RSTDRV、AEN脚连接；

任意选择一个公交电子站牌系统的数据传输设备的RJ45以太网接口与ADSLMODEM的RJ45以太网接口连接，公交电子站牌系统的数据传输设备通过ADSL拨号方式连接到Internet网上；

CAN总线接口电路包括CAN总线协议控制器，其型号是MCP2510；第一、第二高速光电耦合器(U1、U2)，其型号均为6N137；CAN总线收发器，其型号为PCA82C250；所述器件间的连接：

CAN总线协议控制器的TXCAN、RXCAN脚分别与第一高速光电耦合器的IN脚、第二高速光电耦合器的OUT脚相连接；

CAN总线收发器的TXD脚和RXD脚分别与第一、第二高速光电耦合器的OUT脚与IN脚连接；

CAN总线协议控制器的SCK、SI、SO、CS、INT脚分别与S3C2440芯片的SCK0、MOSI0、MISO0、NSS、INT脚相连接；

CAN总线收发器的CANH脚接第一电阻(R1)的一端，第一电阻(R1)的另一端接第一电容(C1)的一端，其为CAN总线接口的CAN_H脚；

CAN总线收发器的CANL脚接第二电阻(R2)的一端，第二电阻(R2)的另一端接第二电容(C2)的一端，其为CAN总线接口的CAN_L脚；第一、二电容(C1、C2)的另一端接地；

CAN总线收发器的RS脚经过第三电阻(R3)接地。

2.根据权利要求1所述的适用于公交电子站牌系统的数据传输设备，其特征在于：以太网接口电路包括以太网控制器，其型号是RTL8019AS；网卡滤波器，其型号是20F001N；RJ45以太网接口；

以太网控制器的TPIN+、TPIN-、TPOUT+、TPOUT-脚分别连接网卡滤波器的RD+、RD-、TD+、TD-脚；

网卡滤波器的TX+、TX-、RX+、RX-脚分别连接RJ45以太网接口的RJ_TX+、RJ_TX-、RJ_RX+、RJ_RX-脚。

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