CN102946276A - 一种铁路专用光纤集线器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路专用光纤集线器，包括底板和上层板，底板的各总线接口经对应的板间总线与所有上层板的对应总线接口连接；底板的光纤接口与联锁光纤通道连接，每个上层板的光纤接口与连接联锁终端设备的光纤通道连接；底板的光纤控制器在接收到联锁机下发的联锁控制命令后解析联锁控制命令是否正确，如正确则下发至上层板；上层板接收到后判断接收方是否为自身，如是则将联锁控制命令发送给联锁终端设备，如不是则清空自身的接收数据域；上层板负责将接收到的表示数据上传给底板，底板再将接收到的表示数据上传给联锁机。本发明铁路专用光纤集线器本身可实现多路光纤接口同时通信功能。

Description

一种铁路专用光纤集线器

技术领域

本发明涉及一种光纤集线器，尤其涉及一种铁路专用光纤集线器。

背景技术

专利号为ZL201010234491.8、ZL201010234463.6、ZL201010234575.1和ZL201010234447.7的发明专利，以及专利号为ZL201020268482.6、ZL201020268497.2、ZL201020268485．X的实用新型专利申请公开了计算机联锁系统包括联锁机、通信网关，主要的道岔、信号、轨道执行单元，以及零散执行单元，其中的道岔执行单元负责控制转辙机带动道岔进行定操和反操定位；信号执行单元用于控制调车信号机、进出站信号机显示，即控制各类信号灯的显示；轨道执行单元是最底层的轨道状态采集单元，主要用于从轨道电路受电端采集轨道电路的状态信息和轨面上的电压值；零散执行单元负责其余部分，如64D半自动电路、照查电路和场间联系电路的控制；联锁机与通信网关之间通过总线连接，所述通信网关与各执行单元之间也通过总线连接。各联锁终端设备的执行单元具有用于控制终端设备执行动作的控制电路、采集终端设备状态的表示电路，联锁机通过通信网关将控制命令下达给各执行单元，执行单元通过控制电路控制终端设备执行相应的动作，并将表示电路采集到的状态信息上传给联锁机。

以上各执行单元均为具有双CPU的冗余结构，为了实现故障导向安全，各执行单元对于联锁控制命令采用“与”的逻辑判断机制，即只有两路控制指令相同才会执行相应的动作，对于采集到到反应设备状态的表示数据则采用“或”的逻辑判断机制，即只要有一个满足故障导向安全的条件，则执行故障导向安全。

目前联锁机与各联锁终端设备的执行单元之间采用电缆、总线等通信方式，该种通信方式具有通信容量低、数据收发速率低、电缆使用量大和结构庞杂的缺陷。

发明内容

本发明采用的技术方案为：一种铁路专用光纤集线器，包括至少三块接口板，所述接口板包括第一、第二光纤接口，地址总线接口，以及输入、输出数据总线接口，所述第一、第二光纤接口分别与第一、第二光纤控制器通讯连接，第一、第二光纤控制器与总线控制器通讯连接，总线控制器分别经输入、输出、地址总线对应与输入、输出和地址总线接口连接；第一、第二光纤控制器分别与第一、第二静态随机存储器通讯连接；第一、第二静态随机存储器与总线控制器通讯连接；

其中一块接口板作为底板，其余接口板均作为上层板，底板的地址总线接口经板间地址总线与所有上层板的地址总线接口连接，底板的输出数据总线接口经板间第一数据总线与所有上层板的输入数据总线接口连接，底板的输入数据总线接口经板间第二数据总线与所有上层板的输出数据总线接口连接；底板的第一、第二光纤接口分别用于与第一、第二联锁光纤通道连接，每个上层板的第一、第二光纤接口用于与连接联锁终端设备的光纤通道连接；

所述铁路专用光纤集线器处理联锁机下发的控制命令的方法为：

底板的第一、第二光纤控制器在分别经第一、第二光纤接口接收到联锁机下发的联锁控制命令后解析联锁控制命令是否正确，如正确则通过板间第一数据总线下发至所有上层板的第一、第二光纤控制器；所有上层板的第一、第二光纤控制器在接收到所述联锁控制命令后判断接收方是否为自身，如是则通过由其控制的光纤接口将联锁控制命令发送给联锁终端设备，如不是则清空自身的接收数据域；

一上层板的一光纤控制器向底板上传接收到的表示数据的方法为：

上层板的光纤控制器等待接收表示数据，当与光纤控制器对应的光纤接口接收到表示数据后进入步骤201；

步骤201：上层板的光纤控制器解析表示数据是否正确，如正确则执行步骤202，如不正确则回到初始的等待步骤；

步骤202：上层板的光纤控制器将表示数据存入与之通讯连接的静态随机存储器中，并等待底板轮询，如底板的总线控制器在预设时间内通过寻址方式轮询到所述静态随机存储器，则执行步骤203，若超出预设时间仍未轮询到则执行步骤204；

步骤203：所述光纤控制器将静态随机存储器中的表示数据通过板间第二数据总线上传给底板；

步骤204：清空静态随机存储器中的表示数据，之后回到初始的等待步骤；

底板在接收到上层板上传的表示数据后，底板的第一第二光纤控制器将表示数据对应存入底板的第一和第二静态随机存储器中，并判断存入的表示数据是否为最新数据，如是则等待联锁机发出请求上传表示数据的命令，如否则清空第一及/或第二静态随机存储器中的表示数据。

其中，所述上层板为八块，通过上层板扩展出十六路光纤接口。

本发明的有益效果为：本发明铁路专用光纤集线器本身可实现多路光纤接口同时通信功能；同时底板和上层板均具有静态随机存储器（SRAM），在此可以采用内部或者外接SRAM，SRAM可以用来缓存光纤收到的数据。本发明的光纤集线器在设计上还预留了级联口，通过一上层板的光纤接口和另一个光纤集线器的底板的光纤接口实现级联。本发明的光纤集线器将原有的电缆、总线等通信方式修改为光纤通信，能够最大限度的实现光纤集线器的级联，增加通信容量，数据收发速率可达1.6G，因此，本发明的光纤集线器具有节省电缆，提高通信速率，降低通信成本等优点。

附图说明

图1示出了根据本发明的铁路专用光纤集线器的一种实施方式的结构框图；

图2示出了图1中底板与上层板的内部结构框图及底板与一上层板的连接结构；

图3示出了铁路专用光纤集线器处理联锁机下发的控制命令的方法的流程图；

图4示出了一上层板的一光纤控制器向底板上传接收到的表示数据的方法的流程图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明的铁路专用光纤集线器包括至少三块如图2所示的接口板，该接口板包括第一、第二光纤接口，地址总线接口，以及输入、输出数据总线接口，第一、第二光纤接口分别与第一、第二光纤控制器通讯连接，第一、第二光纤控制器与总线控制器通讯连接，总线控制器分别经输入、输出、地址总线对应与输入、输出和地址总线接口连接；第一、第二光纤控制器分别与第一、第二静态随机存储器（SRAM）通讯连接；第一、第二静态随机存储器与总线控制器通讯连接。其中一块接口板作为底板，其余接口板均作为上层板，底板的地址总线接口AJa经板间地址总线A与所有上层板的地址总线接口AJb连接，底板的输出数据总线接口DJ1a经板间第一数据总线D1与所有上层板的输入数据总线接口DJ2b连接，底板的输入数据总线接口DJ2a经板间第二数据总线D2与所有上层板的输出数据总线接口DJ1b连接；底板的第一、第二光纤接口GJ1a、GJ2a分别用于与第一、第二联锁光纤通道连接，每个上层板的第一、第二光纤接口GJ1b、GJ2b用于与连接联锁终端设备的光纤通道连接，即图1所示的对外光纤通道。

如图3所示，铁路专用光纤集线器处理联锁机下发的控制命令的方法为：

底板的第一、第二光纤控制器c1a、c2a在分别经第一、第二光纤接口GJ1a、GJ2a接收到联锁机下发的联锁控制命令后解析联锁控制命令（主要为数据格式）是否正确，如正确则通过板间第一数据总线D1下发至所有上层板的第一、第二光纤控制器c1b、c2b；所有上层板的第一、第二光纤控制器c1b、c2b在接收到所述联锁控制命令后判断接收方是否为自身，如是则通过由其控制的光纤接口GJ1b或GJ2b将联锁控制命令发送给联锁终端设备，如不是则清空自身的接收数据域；在此，由于每个上层板具有了两个光纤控制器，对应两路光纤通道，因此，每个上层板相当于两个节点，底板的第一第二光纤控制器c1a、c2a的最终目的是要将接收到的联锁控制命令发送至其中一上层板的第一或第二光纤接口中GJ1b或GJ2b，但底板采用广播式发送方式，因此，所有上层板的第一、第二光纤控制器c1b、c2b均会接收到底板下发的联锁控制命令，但根据数据报文中对接收方节点的定义，最终只有一个上层板的第一或第二光纤控制器（即连接与联锁控制命令相匹配的联锁终端设备的光纤控制器）是需要对接收到联锁控制命令进行转发的节点。

如图4所示，一上层板的一光纤控制器（即第一或第二光纤控制器）向底板上传接收到的表示数据的方法为：

上层板的光纤控制器c1a、c2a等待接收表示数据，当与光纤控制器对应的光纤接口GJ1b、GJ2b接收到表示数据后进入步骤201；

步骤201：上层板的光纤控制器c1a、c2a解析表示数据是否正确，如正确则执行步骤202，如不正确则回到初始的等待步骤；

步骤202：上层板的光纤控制器c1a、c2a将表示数据存入与之通讯连接的静态随机存储器中，并等待底板轮询，如底板的总线控制器Ba在预设时间内通过寻址方式轮询到静态随机存储器（即与所说明的光纤控制器通讯连接的静态随机存储器），则执行步骤203，若超出预设时间仍未轮询到则执行步骤204；

步骤203：所述光纤控制器将静态随机存储器中的表示数据通过板间第二数据总线D2上传给底板；

步骤204：清空静态随机存储器（即与所说明的光纤控制器通讯连接的静态随机存储器）中的表示数据，之后回到初始的等待步骤。

所有上层板的所有光纤控制器均按照以上步骤上传表示数据，根据以上的说明可知，上层板主要是实现数据的转发。

底板在接收到上层板上传的表示数据后，底板的第一、第二光纤控制器c1a、c2a将表示数据对应存入底板的第一和第二静态随机存储器中，并判断存入的表示数据是否为最新数据，如是则等待联锁机发出请求上传表示数据的命令，如否则清空第一及/或第二静态随机存储器中的表示数据（在此及/或的含义为两个静态随机存储器在正常情况下将均收到该表示数据，但也存在只有其中一个收到该表示数据的可能性）。

如图1所示，本实施例中采用八块上层板，通过上层板共扩展出十六路光纤接口，本发明的铁路专用光纤集线器可通过其中一块上层板与另一铁路专用光纤集线器的底板连接，以进行级联，这样可以扩散更多的光纤接口。因此，其中一上层板还具有实现光纤集线器级联的功用。

在本实施例中，底板由FPGA设计而成，其中一块上层板作为与另一光纤集线器的底板进行级联的板由FPGA设计而成，其余上层板由CPLD设计而成，因此，底板和作为级联的上层板具有内部静态存储器，而其余上层板需要在外接第一、第二SRAM。另外，底板和用于级联的上层板可外接一FLASH，用于存储逻辑程序。

在以上各光纤接口与光纤通道之间可设置光纤数据收发驱动芯片，通过该芯片可实时监测光纤数据是否有错误，提供光纤数据的可信度。另外，各板间总线可通过总线驱动器增强带载能力。

以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用来限定本发明的实施范围，但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种铁路专用光纤集线器，其特征在于：包括至少三块接口板，所述接口板包括第一、第二光纤接口，地址总线接口，以及输入、输出数据总线接口，所述第一、第二光纤接口分别与第一、第二光纤控制器通讯连接，第一、第二光纤控制器与总线控制器通讯连接，总线控制器分别经输入、输出、地址总线对应与输入、输出和地址总线接口连接；第一、第二光纤控制器分别与第一第二静态随机存储器通讯连接；第一、第二静态随机存储器与总线控制器通讯连接；

其中一块接口板作为底板，其余接口板均作为上层板，底板的地址总线接口经板间地址总线与所有上层板的地址总线接口连接，底板的输出数据总线接口经板间第一数据总线与所有上层板的输入数据总线接口连接，底板的输入数据总线接口经板间第二数据总线与所有上层板的输出数据总线接口连接；底板的第一、第二光纤接口分别用于与第一、第二联锁光纤通道连接，每个上层板的第一第二光纤接口用于与连接联锁终端设备的光纤通道连接；

所述光纤集线器处理联锁机下发的控制命令的方法为：

底板的第一、第二光纤控制器在分别经第一、第二光纤接口接收到联锁机下发的联锁控制命令后解析联锁控制命令是否正确，如正确则通过板间第一数据总线下发至所有上层板的第一、第二光纤控制器；所有上层板的第一、第二光纤控制器在接收到所述联锁控制命令后判断接收方是否为自身，如是则通过由其控制的光纤接口将联锁控制命令发送给联锁终端设备，如不是则清空自身的接收数据域；

一上层板的一光纤控制器向底板上传接收到的表示数据的方法为：

上层板的光纤控制器等待接收表示数据，当与光纤控制器对应的光纤接口接收到表示数据后进入步骤201；

步骤201：上层板的光纤控制器解析表示数据是否正确，如正确则执行步骤202，如不正确则回到初始的等待步骤；

步骤202：上层板的光纤控制器将表示数据存入与之通讯连接的静态随机存储器中，并等待底板轮询，如底板的总线控制器在预设时间内通过寻址方式轮询到所述静态随机存储器，则执行步骤203，若超出预设时间仍未轮询到则执行步骤204；

步骤203：所述光纤控制器将静态随机存储器中的表示数据通过板间第二数据总线上传给底板；

步骤204：清空静态随机存储器中的表示数据，之后回到初始的等待步骤；

底板在接收到上层板上传的表示数据后，底板的第一第二光纤控制器将表示数据对应存入底板的第一和第二静态随机存储器中，并判断存入的表示数据是否为最新数据，如是则等待联锁机发出请求上传表示数据的命令，如否则清空第一及/或第二静态随机存储器中的表示数据。

2.根据权利要求1所述的铁路专用光纤集线器，其特征在于：所述上层板为八块，通过上层板扩展出十六路光纤接口。

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