CN101976471A - 一种用于机车的mvb数据记录单元及其工作方法 - Google Patents

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李砾工
吴涛
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Abstract

本发明公开了一种用于机车的MVB数据记录单元及其工作方法，所述的记录单元包括MVB协议控制器、MVB总线收发器和MVB光电隔离器，所述的MVB协议控制器通过内部总线依次与高速单片机、PC104总线接口双向连接，所述的PC104总线接口与PC104X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，所述的PC104X86接口卡的PC104输出端与数据存储单元的输入端连接。本发明的高速单片机负责控制MVB协议控制器的工作时序和PC104数据流的生成，PC104X86接口卡将数据处理后交由数据存储单元进行存储和记录。本发明具有可靠性、灵活性、通用性、成本低等优点。

Description

一种用于机车的MVB数据记录单元及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种基于MVB网络技术的机车车辆的网络控制装置，尤其涉及一种用于机车的MVB数据记录单元及其工作方法。
背景技术
MVB网络是一种专门为机车车辆总线设计的网络，目前已成为一种在国外和国内大量使用的高可靠性现场总线网络，是IEC61375-3标准的一个重要组成部分，但由于专业性强，对外接口还不是特别方便。
数据记录仪是目前机车车辆上逐渐广泛应用的一个数据存储设备，一般放置在司机室内，方便维护人员对数据进行下载和分析。当车辆回库后，维护人员可以下载存储在数据记录仪上的故障以及车辆运行的文件，并借助相关的上位机分析软件进行对整车的运行情况做相关的判断和分析。
虽然各个厂家生产的数据记录单元结构不一样，但都遵循方便安装和维护、方便下载数据进行分析的原则。不过，由于机车车辆的特殊应用性，很多的核心技术被国外垄断，导致国外的数据记录仪价格十分昂贵。而且，国外的数据记录仪结构和功能上均不能完全满足用户需求，很多用户的需求很多，需要记录单元的可扩展性能，需要对数据记录单元接口进行更改，可国外厂家从来不满足用户的需求。因此，发明一种价格低、实用性强，功能完善的机车车辆用数据记录单元十分必要。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种价格低、实用性强的用于机车的MVB数据记录单元及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于机车的MVB数据记录单元，包括MVB协议控制器、MVB总线收发器和MVB光电隔离器，所述的MVB协议控制器通过内部总线依次与MVB总线收发器、MVB光电隔离器和MVB总线双向连接；所述的MVB协议控制器还通过内部总线依次与高速单片机、PC104总线接口双向连接，所述的PC104总线接口与PC104X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，所述的PC104X86接口卡的PC104输出端与数据存储单元的输入端连接；所述的高速单片机是C8051F040处理器，所述的PC104X86接口卡是x86的PC104CPU板卡。
一种用于机车的MVB数据记录单元的工作方法，包括以下步骤：
A、MVB总线收发器将MVB协议控制器送来的数字信号转换成曼彻斯特信号，经MVB光电隔离器送出，或者将MVB光电隔离器送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入MVB协议控制器；
B、MVB协议控制器将高速单片机要传输的变量MPC或消息MSG打包成MVB网络协议规定的数据流送到MVB总线收发器或者将MVB总线收发器送来的信号解析成标准数据并存储起来；
C、高速单片机负责控制MVB协议控制器的工作时序和PC104数据流的生成，并负责电压监视、软件狗和/或工作电源的控制；
D、PC104总线接口是PC104总线的对外接口电路，它将外总线信号解调成PC 104总线的数据流，将数据传送给高速单片机进行数据处理，并将其生成的PC104信号送到PC104总线接口生成符合PC104总线通讯的信号与PC104X86接口卡通信，PC104X86接口卡将数据处理后交由数据存储单元进行存储和记录。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明采用的PC104通讯方式是目前应用广泛的通讯方式之一，具有接口简单、价格低廉、调试方便、性能可靠、而且在通信速率上完全和MVB网络匹配等优点。特别是在机车车辆、电厂等领域，具有数据记录的实时性高、响应时间快等特点，将PC104总线与MVB总线技术结合起来，将专用的MVB数据流变换为通用的PC104总线数据。PC104X86接口卡在工业控制领域被广泛应用，其扩展性能强，对数据存储单元的扩展十分方便，而且也支持键盘、显示屏和鼠标等接口的接入，方便了系统的调试。本发明将机车车辆领域专用的MVB总线机制和有着广泛应用基础的PC104X86接口卡以及相关的数据存储单元相结合，创造出了一种新型的基于MVB接口的数据记录单元，对于实现机车车辆的数据记录单元的推广具有十分重要的意义，具有可靠性、灵活性、通用性、成本低等优点。
2、由于本发明采用的PC104X86接口卡具有很强的扩展性能，可根据客户的不同需求进行数据记录单元的功能扩展，具体可以实现的功能包括：第一，可以根据用户的数据通信的数据量特点进行数据存储单元的容量扩展；第二，可以根据用户对数据存储的安全性能等级要求进行对存储部分的加固；第三，可以根据用户对某些特殊数据的采集要求进行数据采集卡的扩展，比如客户需要采集2路数字输入量，数据记录单元可以根据客户的需求扩展数字量输入的采集接口卡。如果客户需要2路的速度信号采集和记录，数据记录单元可以根据客户的需求扩展模拟量的采集接口卡。本发明所需要实现的功能成为机车系统的一个部分，使对机车领域不熟悉不具备MVB总线研发能力的厂商，能将自己的产品快速的推向铁路市场。所以本发明非常适合于机车车辆的应用领域中广泛推广。
附图说明
本发明仅有附图1张，其中：
图1为用于机车的MVB数据记录单元的结构原理图。
图中：1、高速单片机，2、MVB协议控制器，3、MVB总线收发器，4、MVB光电隔离器，5、PC104总线接口，6、PC104X86接口卡，7、数据存储单元。
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，一种用于机车的MVB数据记录单元，包括MVB协议控制器2、MVB总线收发器3和MVB光电隔离器4，所述的MVB协议控制器2通过内部总线依次与MVB总线收发器3、MVB光电隔离器4和MVB总线双向连接；所述的MVB协议控制器2还通过内部总线依次与高速单片机1、PC104总线接口5双向连接，所述的PC104总线接口5与PC104X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，所述的PC104X86接口卡的PC104输出端与数据存储单元7的输入端连接；所述的高速单片机1是C8051F040处理器，所述的PC104X86接口卡6是x86的PC104CPU板卡。
一种用于机车的MVB数据记录单元的工作方法，包括以下步骤：
A、MVB总线收发器3将MVB协议控制器2送来的数字信号转换成曼彻斯特信号，经MVB光电隔离器4送出，或者将MVB光电隔离器4送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入MVB协议控制器2；
B、MVB协议控制器2将高速单片机1要传输的变量MPC或消息MSG打包成MVB网络协议规定的数据流送到MVB总线收发器3或者将MVB总线收发器3送来的信号解析成标准数据并存储起来；
C、高速单片机1负责控制MVB协议控制器2的工作时序和PC104数据流的生成，并负责电压监视、软件狗和/或工作电源的控制；
D、PC104总线接口5是PC104总线的对外接口电路，它将外总线信号解调成PC104总线的数据流，将数据传送给高速单片机1进行数据处理，并将其生成的PC104信号送到PC104总线接口5生成符合PC104总线通讯的信号与PC104X86接口卡6通信，PC104X86接口卡6将数据处理后交由数据存储单元7进行存储和记录。
下面对本发明的工作方法作进一步地说明：
PC104总线接口5通过内部总线连接到高速单片机1上，完成高速单片机1同PC104总线上各设备的通信，MVB总线收发器3的结构由单元功能电路组成，它将MVB协议控制器2送来的数字信号转换成曼彻斯特信号，经MVB光电隔离器4送出，或者将MVB光电隔离器4送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入MVB协议控制器2中。MVB协议控制器2负责将高速单片机1要传输的变量MPC或消息MSG打包成MVB网络协议规定的数据流送到MVB总线收发器4或者将MVB总线收发器4送来的信号解析成标准数据并存入自身的缓存区，随之引发中断请求信号，以供高速单片机1读取。高速单片机1负责控制MVB协议控制器2的工作时序和PC104数据流的生成，以及电压监视、软件狗和/或工作电源的控制。PC104总线接口5是PC104总线与PC104X86接口卡的接口电路，它将外MVB总线信号解调成PC104控制器的数据流，供PC104X86接口卡6和数据存储单元7进行处理并进行相关的数据记录。MVB总线收发器3和MVB光电隔离器4为两组，其中一组作为冗余接口连接到MVB冗余总线上。所述的各模块间通过内部总线双向通信。
目前，所有的地铁轻轨以及机车车辆均有数据记录单元，但是，由于MVB总线的专用性，很多厂家不能提供具有MVB接口的数据记录单元，而且该项技术被国外一直垄断，本发明基于自主研制的技术，将机车车辆专用的总线技术与工业控制领域的专用技术相互结合，研制出的机车车辆专用的MVB数据记录单元具有广泛的推广应用价值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于机车的MVB数据记录单元，包括MVB协议控制器(2)、MVB总线收发器(3)和MVB光电隔离器(4)，所述的MVB协议控制器(2)通过内部总线依次与MVB总线收发器(3)、MVB光电隔离器(4)和MVB总线双向连接；其特征在于：所述的MVB协议控制器(2)还通过内部总线依次与高速单片机(1)、PC104总线接口(5)双向连接，所述的PC104总线接口(5)与PC104 X86接口卡的PC104总线通过内部总线双向连接，所述的PC104 X86接口卡的PC104输出端与数据存储单元(7)的输入端连接；所述的高速单片机(1)是C8051F040处理器，所述的PC104X86接口卡(6)是x86的PC104 CPU板卡。
2.一种用于机车的MVB数据记录单元的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、MVB总线收发器(3)将MVB协议控制器(2)送来的数字信号转换成曼彻斯特信号，经MVB光电隔离器(4)送出，或者将MVB光电隔离器(4)送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入MVB协议控制器(2)；
B、MVB协议控制器(2)将高速单片机(1)要传输的变量MPC或消息MSG打包成MVB网络协议规定的数据流送到MVB总线收发器(3)或者将MVB总线收发器(3)送来的信号解析成标准数据并存储起来；
C、高速单片机(1)负责控制MVB协议控制器(2)的工作时序和PC104数据流的生成，并负责电压监视、软件狗和/或工作电源的控制；
D、PC104总线接口(5)是PC104总线的对外接口电路，它将外总线信号解调成PC104总线的数据流，将数据传送给高速单片机(1)进行数据处理，并将其生成的PC104信号送到PC104总线接口(5)生成符合PC104总线通讯的信号与PC104X86接口卡(6)通信，PC104X86接口卡(6)将数据处理后交由数据存储单元(7)进行存储和记录。
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