CN104330993B - 电力机车微机控制系统串行通信板及其实现方法 - Google Patents

电力机车微机控制系统串行通信板及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力机车微机控制系统串行通信板及其实现方法，其包括电源模块，CPCI通信模块，用于对通信板主控模块进行初始化配置，同时在初始化配置完成之后，以实现实时与机车微机控制系统的处理器进行数据传输；通信板主控模块用于在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制以及数据接口模块，与机车微机控制系统内各受控单元进行数据传输。本发明集成度高，通用性强，易维护，且能够保证电力机车微机控制系统与其他单元之间通信的高可靠性和强实时性。

Description

电力机车微机控制系统串行通信板及其实现方法
技术领域
本发明涉及电力机车远程输入输出单元，具体的说是涉及一种用于实现电力机车微机控制系统与机车其他单元之间可靠数据传输的电力机车微机控制系统串行通信板及其实现方法。
背景技术
在机车行驶期间，要求机车微机控制系统与机车其他单元之间能够传输数据，并能够及时在司机显示单元显示当前机车工况以及各种故障信息，即需要保证各个单元数据传输的稳定性和实时性。
目前主要利用电力机车远程输入输出单元实现机车内各个单元间数据的传输及控制，其机箱中各个板卡的结构尺寸均为220mm×100mm；FIP总线通信板卡可适用于电力机车远程输入输出单元中。
但是该FIP总线通信板卡缺乏通用性，并且板卡所使用的芯片现已经停产，成本昂贵同时还受到通信方式和速率等多种条件的限制，因此现有车型电力机车远程输入输出单元的FIP总线通信板卡无法实现新型电力机车各单元之间通信的实际需求。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种成本低，集成度高，通用性强，易维护的电力机车微机控制系统串行通信板及其实现方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：
包括
电源模块，用于为本通信板提供供电电源；
CPCI通信模块，用于对通信板主控模块进行初始化配置，同时在初始化配置完成之后，以实现实时与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输；
通信板主控模块，其一端与CPCI通信模块连接，另一端与数据接口模块连接，该模块用于在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；以实现对电力机车微机控制系统的主处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输控制；
以及数据接口模块，与电力机车微机控制系统内各受控单元进行数据传输；
所述的CPCI通信模块，通过CPCI总线与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输，该通信模块包括：
与CPCI总线连接的CPCI器；
以及一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控模块连接的CPCI总线桥接芯片，该芯片在实时进行数据传输的同时，还用于对通信板主控模块进行初始化配置，其初始化配置所需的配置参数信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片1中。
所述的通信板主控模块为FPGA芯片，该FPGA芯片配置所需的配置参数信息、预设的数据传输逻辑控制机制的信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片2中，具体包括：
与CPCI总线桥接芯片连接的CPCI总线逻辑控制模块，该模块用于在进行初始化配置后，对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；
一端与CPCI总线逻辑控制模块连接，另一端与数据接口电路连接的HDLC模块，该模块用于按照CPCI总线逻辑控制模块配置构建数据传输通道以及进行数据传输过程；
以及一端与CPCI总线逻辑控制模块连接，另一端与数据接口模块连接的UART模块，该模块用于按照CPCI总线逻辑控制模块配置构建数据传输通道以及进行数据传输过程。
进一步的，所述的CPCI总线逻辑控制模块包括：
对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输的配置子模块；
以及在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制的逻辑控制子模块，该子模块内部预设的数据传输逻辑控制机制是实时判断HDLC模块以及UART模块上各数据传输通道数据传输状态并按照对应的状态进行控制，包括：I、判断HDLC模块上的各个数据传输通道是否正在发送数据给电力机车微机控制系统的各受控单元，若是则继续发送该数据，若不是，则通过将该数据写入到发送缓冲区中，该数据经过编码后经过数据接口模块产生差分信号并发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；II、查询电力机车微机控制系统的各受控单元是否正在将差分信号数据写入到HDLC模块的接收缓冲区中，即判断接收缓冲区中是否有该差分信号数据，若没有则继续查询，若有则将该差分信号数据进行解码，并写入接收缓存区中，然后传输接收缓冲区中的数据，将该数据传输给电力机车微机控制系统的处理器；III、接收电力机车微机控制系统的处理器发送的待下发的数据后，将该数据写入UART模块上的发送缓冲区中，经过并串转换，形成差分信号后发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；IV、接收电力机车微机控制系统各受控单元的待上传的差分信号数据后，将接收到的差分信号经过串并转换写入到UART模块上的接收缓冲区中，通过CPCI总线逻辑控制模块最终将该数据发送给电力机车微机控制系统的处理器。
I、II、III、IV为并行独立过程，相互之间不产生影响。
所述的数据接口模块包括：
与通信板主控模块连接，用于实现数据传输过程中的数据信号的电压转换及保护作用的电平转换隔离电路；
以及与电力机车微机控制系统内各受控单元连接的接口连接器。
本发明还提供了一种电力机车微机控制系统串行通信实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、对通信板主控模块进行初始化配置；
S2、在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；
所述的S1中的初始化配置过程，是通过与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输的CPCI总线与CPCI总线连接的CPCI器以及一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控模块连接的CPCI总线桥接芯片组成的电路结构实现的，即上述电路元件在实时进行通信板所需数据传输之前，由CPCI总线桥接芯片对通信板主控模块进行初始化配置，其初始化配置所需的配置参数信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片1中。
所述的S2中的配置多路相互独立的数据传输通道以及对各数据传输通道的数据传输过程进行控制的过程是通过FPGA芯片实现的，该FPGA芯片包括CPCI总线逻辑控制模块、HDLC模块以及UART模块，且该FPGA芯片配置所需的配置参数信息、预设的数据传输逻辑控制机制的信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片2中，具体包括：设置CPCI总线逻辑控制模块，以实现在进行初始化配置后，对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；以及按照CPCI总线逻辑控制模块在HDLC模块以及UART模块上配置构建数据传输通道；
所述在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制过程为实时判断HDLC模块以及UART模块上各数据传输通道数据传输状态并按照对应的状态进行控制，即包括：I、判断HDLC模块上的各个数据传输通道是否正在发送数据给电力机车微机控制系统的各受控单元，若是则继续发送该数据，若不是，则通过将该数据写入到发送缓冲区中，该数据经过编码后经过数据接口模块产生差分信号并发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；II、查询电力机车微机控制系统的各受控单元是否正在将差分信号数据写入到HDLC模块的接收缓冲区中，即判断接收缓冲区中是否有该差分信号数据，若没有则继续查询，若有则将该差分信号数据进行解码，并写入接收缓存区中，然后传输接收缓冲区中的数据，将该数据传输给电力机车微机控制系统的处理器；III、接收电力机车微机控制系统的处理器发送的待下发的数据后，将该数据写入UART模块上的发送缓冲区中，经过并串转换，形成差分信号后发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；IV、接收电力机车微机控制系统各受控单元的待上传的差分信号数据后，将接收到的差分信号经过串并转换写入到UART模块上的接收缓冲区中，通过CPCI总线逻辑控制模块最终将该数据发送给电力机车微机控制系统的处理器。
I、II、III、IV为并行独立过程，相互之间不产生影响。
在数据在进行电力机车微机控制系统各受控单元与通信板进行数据传输时，设置与通信板连接的电平转换隔离电路，用于实现数据传输过程中的数据信号的电压转换及保护作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明集成度高，通用性强，易维护，且能够保证电力机车微机控制系统与其他单元之间通信的高可靠性和强实时性。
附图说明
图1是电力机车微机控制系统所需的多功能串行通信板通信结构示意图；
图2是本发明电路结构示意图；
图3是本发明电路原理示意图；
图4是本发明FPGA芯片电路原理示意图；
图5是本发明FPGA芯片电路具体实施电路原理示意图；
图6是本发明所述的数据传输逻辑控制机制具体实施过程示意图一；
图7是本发明所述的数据传输逻辑控制机制具体实施过程示意图二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1—图7所示，目前，国内电力机车微机系统的串行通信板HDLC的结构尺寸标准均为220mm×100mm，且新型电力机车微机控制系统与机车两端的各一个微机显示单元之间的通信需要两路4线全双工RS485，即每个司机显示单元需要使用一路；同时新型电力机车微机控制系统与主变流控制单元、辅变流控制单元、直流110V电源单元、列车供电单元、列车制动单元、车载安全防护单元之间的通信需要八路基于HDLC协议的4线全双工RS485；如图1，也就是说现有串行通信板HDLC需要传输并控制独立的12路串行接口数据，就目前现有的串行通信板来说，尚无法满足控制独立的12路串行接口需求，若是倘若使用多核技术，又不能满足数据传输的稳定性及高速性要求，且同时受到板卡规格尺寸的限制。
为了实现新型电力机车微机控制系统与其他单元之间通信的高可靠性和强实时性而本发明提出了的一种串行通信板。其传输速率、通信制式、接口以及传输协议需要按照电力机车微机控制系统与其他单元的通信接口性能参数而设定，以满足新型电力机车微机控制系统与其他单元之间通信的高可靠性和集成度，强实时性和通用性等要求；同时也保证该串行通信板是在规格为220mm×100mm的面积上通过FPGA芯片实现对12路独立的串行链路与CPCI总线之间通信的控制。
如图2、图3、图4、图5所示，本电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：
包括
电源模块，用于为本通信板提供供电电源；
CPCI通信模块，用于对通信板主控模块进行初始化配置，同时在初始化配置完成之后，以实现实时与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输；
通信板主控模块，其一端与CPCI通信模块连接，另一端与数据接口模块连接，该模块用于在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；以实现对电力机车微机控制系统的主处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输控制；
以及数据接口模块，与电力机车微机控制系统内各受控单元进行数据传输；
所述的CPCI通信模块，通过CPCI总线与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输，该通信模块包括：
与CPCI总线连接的CPCI器；
以及一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控模块连接的CPCI总线桥接芯片，该芯片在实时进行数据传输的同时，还用于对对通信板主控模块进行初始化配置，其初始化配置所需的配置参数信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片1中，其中，所述的CPCI总线桥接芯片可选用PCI9030芯片，PCI9030芯片调用配置芯片1中预存程序对FPGA芯片进行初始化配置，分配通信板上的系统资源。
电力机车微机控制系统通电后，供电给通信板，通信板主控模块读取配置芯片2(flash程序是并行执行的)中的程序并运行，所述的通信板主控模块为FPGA芯片，该FPGA芯片配置所需的配置参数信息、预设的数据传输逻辑控制机制的信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片2中，具体包括：
与CPCI总线桥接芯片连接的CPCI总线逻辑控制模块，该模块用于在进行初始化配置后，对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；
一端与CPCI总线逻辑控制模块连接，另一端与数据接口电路连接的HDLC模块，该模块用于按照CPCI总线逻辑控制模块配置构建数据传输通道以及进行数据传输过程；
以及一端与CPCI总线逻辑控制模块连接，另一端与数据接口模块连接的UART模块，该模块用于按照CPCI总线逻辑控制模块配置构建数据传输通道以及进行数据传输过程。
进一步的，所述的CPCI总线逻辑控制模块包括：
对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输的配置子模块，对应到本案实施例所述的数据传输通道包括8路HDLC和3路全双工RS485即RS422，1路半双工RS485；
以及在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制的逻辑控制子模块，该子模块内部预设的数据传输逻辑控制机制是实时判断HDLC模块以及UART模块上各数据传输通道数据传输状态并按照对应的状态进行控制，包括：I、判断HDLC模块上的各个数据传输通道是否正在发送数据给电力机车微机控制系统的各受控单元，若是则继续发送该数据，若不是，则通过(双口RAM(发送))将该数据写入到发送缓冲区中，该数据经过(HDLC编码模块)编码后经过数据接口模块(485电平转换芯片)产生差分信号(如HDLC-Yn，HDLC-Zn(n＝1，2，3，4，5，6，7，8))并发送给电力机车微机控制系统的各受控单元，如图6；II、查询电力机车微机控制系统的各受控单元是否将差分信号数据写入到HDLC模块的接收缓冲区中，即判断接收缓冲区中是否有该差分信号数据，若没有则继续查询，若有则将该差分信号数据(HDLC-An，HDLC-Bn数据)进行解码(经过HDLC解码模块解码)，并写入接收缓存区中，然后传输接收缓冲区中的数据，将(经过双口RAM(接收))该数据传输给电力机车微机控制系统的处理器，如图7；III、接收电力机车微机控制系统的处理器发送的待下发的数据后，将该数据(经PCI接口逻辑)写入UART模块上的发送缓冲区(发送FIFO)中，经过并串转换，形成差分信号(485-Ym和485-Zm(m＝1，2，3，4))后发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；IV、接收电力机车微机控制系统各受控单元的待上传的差分信号数据(485-Am和485-Bm)后，将接收到的差分信号经过串并转换写入到UART模块上的接收缓冲区(接收FIFO)中，通过控制逻辑最终将接收FIFO中的数据发送给电力机车微机控制系统的处理器。
I、II、III、IV数据传输逻辑控制机制为并行独立过程，相互之间不产生影响，同时对各个数据传输通道的数据传输状态进行检测，并依据各自的数据传输通道的数据传输状态分别进行控制。
所述的数据接口模块包括：
与通信板主控模块连接，用于实现数据传输过程中的数据信号的电压转换及保护作用的电平转换隔离电路，添加电平转换隔离电路一方面是为了解决通信板两端电路的电压不匹配的问题，实现电平转换；另一方面是为了防止外部输入信号会对板载芯片造成不可逆转的损坏；
以及与电力机车微机控制系统内各受控单元连接的接口连接器该接口连接器为各个单元接口接头，优选F48连接器，该连接器为48针，可构成包括八路全双工HDLC接口，三路全双工RS485接口和一路半双工RS485接口。可参考图1以及F48管脚列表，本通信板的HDLC的第一路可与新型电力机车的主变流控制单元1、2、3相连，HDLC的第二路可与新型电力机车的辅变流控制单元1相连，HDLC的第三路可与新型电力机车的辅变流控制单元2相连，HDLC的第四路可与新型电力机车的主变流控制单元4、5、6相连，HDLC的第五路可与新型电力机车的车载安全防护单元相连，HDLC的第六路可与新型电力机车的直流110V电源单元相连，HDLC的第七路可与新型电力机车的列车供电单元相连，HDLC的第八路可与新型电力机车的列车制动单元相连；全双工RS485的第一路可与新型电力机车的微机显示单元1相连，全双工RS485的第二路可与新型电力机车的微机显示单元2相连，全双工RS485的第三路和半双工RS485都可与新型电力机车冗余的微机控制单元相连，全双工RS485的第三路可与半双工RS485相互起到通信信道冗余作用。
F48连接器管脚列表：
本发明还提供了一种电力机车微机控制系统串行通信实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、对通信板主控模块进行初始化配置；
S2、在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；以实现对电力机车微机控制系统的主处理器与系统内各受控单元之间的数据的高速处理及转换传输控制；
所述的S1中的初始化配置过程，是通过与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输的CPCI总线与CPCI总线连接的CPCI器以及一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控模块连接的CPCI总线桥接芯片组成的电路结构实现的，即上述电路元件在实时进行通信板所需数据传输之前，由CPCI总线桥接芯片对通信板主控模块进行初始化配置，其初始化配置所需的配置参数信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片1中。
所述的S2中的配置多路相互独立的数据传输通道以及对各数据传输通道的数据传输过程进行控制的过程是通过FPGA芯片实现的，该FPGA芯片配置所需的配置参数信息、预设的数据传输逻辑控制机制的信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片2中，具体包括：设置CPCI总线逻辑控制模块，以实现在进行初始化配置后，对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；以及按照CPCI总线逻辑控制模块在HDLC模块以及UART模块上配置构建数据传输通道；
所述在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制过程为实时判断HDLC模块以及UART模块上各数据传输通道数据传输状态并按照对应的状态进行控制，即包括：I、判断HDLC模块上的各个数据传输通道是否正在发送数据给电力机车微机控制系统的各受控单元，若是则继续发送该数据，若不是，则通过将该数据写入到发送缓冲区中，该数据经过编码后经过数据接口模块产生差分信号并发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；II、查询电力机车微机控制系统的各受控单元是否正在将差分信号数据写入到HDLC模块的接收缓冲区中，即判断接收缓冲区中是否有该差分信号数据，若没有则继续查询，若有则将该差分信号数据进行解码，并写入接收缓存区中，然后传输接收缓冲区中的数据，将该数据传输给电力机车微机控制系统的处理器；III、接收电力机车微机控制系统的处理器发送的待下发的数据后，将该数据写入UART模块上的发送缓冲区中，经过并串转换，形成差分信号后发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；IV、接收电力机车微机控制系统各受控单元的待上传的差分信号数据后，将接收到的差分信号经过串并转换写入到UART模块上的接收缓冲区中，通过CPCI总线逻辑控制模块最终将该数据发送给电力机车微机控制系统的处理器。
I、II、III、IV数据传输逻辑控制机制为并行独立过程，相互之间不产生影响，同时对各个数据传输通道的数据传输状态进行检测，并依据各自的数据传输通道的数据传输状态分别进行控制。
在数据在进行电力机车微机控制系统各受控单元与通信板进行数据传输时，设置与通信板连接的电平转换隔离电路，用于实现数据传输过程中的数据信号的电压转换及保护作用。
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 (8)

1.电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：
包括
电源模块，用于为本通信板提供供电电源；
CPCI通信模块，用于对通信板主控模块进行初始化配置，同时在初始化配置完成之后，以实现实时与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输；
通信板主控模块，其一端与CPCI通信模块连接，另一端与数据接口模块连接，该模块用于在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；
以及数据接口模块，与电力机车微机控制系统内各受控单元进行数据传输；
所述的CPCI通信模块，通过CPCI总线与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输，该通信模块包括：
与CPCI总线连接的CPCI器；
以及一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控模块连接的CPCI总线桥接芯片，该芯片在实时进行数据传输的同时，还用于对通信板主控模块进行初始化配置，其初始化配置所需的配置参数信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片1中。
2.根据权利要求1所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：所述的通信板主控模块为FPGA芯片，该FPGA芯片配置所需的配置参数信息、预设的数据传输逻辑控制机制的信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片2中，具体包括：
与CPCI总线桥接芯片连接的CPCI总线逻辑控制模块，该模块用于在进行初始化配置后，对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；
一端与CPCI总线逻辑控制模块连接，另一端与数据接口电路连接的HDLC模块，该模块用于按照CPCI总线逻辑控制模块配置构建数据传输通道以及进行数据传输过程；
以及一端与CPCI总线逻辑控制模块连接，另一端与数据接口模块连接的UART模块，该模块用于按照CPCI总线逻辑控制模块配置构建数据传输通道以及进行数据传输过程。
3.根据权利要求2所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：
所述的CPCI总线逻辑控制模块包括：
对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输的配置子模块；
以及在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制的逻辑控制子模块，该子模块内部预设的数据传输逻辑控制机制是实时判断HDLC模块以及UART模块上各数据传输通道数据传输状态并按照对应的状态进行控制，包括：I、判断HDLC模块上的各个数据传输通道是否正在发送数据给电力机车微机控制系统的各受控单元，若是则继续发送该数据，若不是，则通过将该数据写入到发送缓冲区中，该数据经过编码后经过数据接口模块产生差分信号并发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；II、查询电力机车微机控制系统的各受控单元是否正在将差分信号数据写入到HDLC模块的接收缓冲区中，即判断接收缓冲区中是否有该差分信号数据，若没有则继续查询，若有则将该差分信号数据进行解码，并写入接收缓存区中，然后传输接收缓冲区中的数据，将该数据传输给电力机车微机控制系统的处理器；III、接收电力机车微机控制系统的处理器发送的待下发的数据后，将该数据写入UART模块上的发送缓冲区中，经过并串转换，形成差分信号后发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；IV、接收电力机车微机控制系统各受控单元的待上传的差分信号数据后，将接收到的差分信号经过串并转换写入到UART模块上的接收缓冲区中，通过CPCI总线逻辑控制模块最终将该数据发送给电力机车微机控制系统的处理器。
4.根据权利要求1所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：所述的数据接口模块包括：
与通信板主控模块连接，用于实现数据传输过程中的数据信号的电压转换及保护作用的电平转换隔离电路；
以及与电力机车微机控制系统内各受控单元连接的接口连接器。
5.根据权利要求3所述的电力机车微机控制系统串行通信板，其特征在于：I、II、III、IV数据传输逻辑控制机制为并行独立过程，相互之间不产生影响，同时对各个数据传输通道的数据传输状态进行检测，并依据各自的数据传输通道的数据传输状态分别进行控制。
6.一种电力机车微机控制系统串行通信实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、对通信板主控模块进行初始化配置；
S2、在进行初始化配置后，配置多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；
所述的S1中的初始化配置过程，是通过与电力机车微机控制系统的处理器进行数据传输的CPCI总线与CPCI总线连接的CPCI器以及一端与CPCI器连接，另一端与通信板主控模块连接的CPCI总线桥接芯片组成的电路结构实现的，即上述电路元件在实时进行通信板所需数据传输之前，由CPCI总线桥接芯片对通信板主控模块进行初始化配置，其初始化配置所需的配置参数信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片1中。
7.根据权利要求6所述的电力机车微机控制系统串行通信实现方法，其特征在于：所述的S2中的配置多路相互独立的数据传输通道以及对各数据传输通道的数据传输过程进行控制的过程是通过FPGA芯片实现的，该FPGA芯片包括CPCI总线逻辑控制模块、HDLC模块以及UART模块，且该FPGA芯片配置所需的配置参数信息、预设的数据传输逻辑控制机制的信息以及配置程序装载于与该芯片连接的配置芯片2中，具体包括：设置CPCI总线逻辑控制模块，以实现在进行初始化配置后，对HDLC模块以及UART模块进行配置，对应配置出多路相互独立的数据传输通道进行数据传输；同时在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制；以及按照CPCI总线逻辑控制模块在HDLC模块以及UART模块上配置构建数据传输通道；
所述在数据传输过程中，实时检测各数据传输通道的数据传输信息，并结合所述数据传输信息以及预设的数据传输逻辑控制机制，对各数据传输通道的数据传输过程进行控制过程为实时判断HDLC模块以及UART模块上各数据传输通道数据传输状态并按照对应的状态进行控制，即包括：I、判断HDLC模块上的各个数据传输通道是否正在发送数据给电力机车微机控制系统的各受控单元，若是则继续发送该数据，若不是，则通过将该数据写入到发送缓冲区中，该数据经过编码后经过数据接口模块产生差分信号并发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；II、查询电力机车微机控制系统的各受控单元是否正在将差分信号数据写入到HDLC模块的接收缓冲区中，即判断接收缓冲区中是否有该差分信号数据，若没有则继续查询，若有则将该差分信号数据进行解码，并写入接收缓存区中，然后传输接收缓冲区中的数据，将该数据传输给电力机车微机控制系统的处理器；III、接收电力机车微机控制系统的处理器发送的待下发的数据后，将该数据写入UART模块上的发送缓冲区中，经过并串转换，形成差分信号后发送给电力机车微机控制系统的各受控单元；IV、接收电力机车微机控制系统各受控单元的待上传的差分信号数据后，将接收到的差分信号经过串并转换写入到UART模块上的接收缓冲区中，通过CPCI总线逻辑控制模块最终将该数据发送给电力机车微机控制系统的处理器。
8.根据权利要求6所述的电力机车微机控制系统串行通信实现方法，其特征在于：在数据在进行电力机车微机控制系统各受控单元与通信板进行数据传输时，设置与通信板连接的电平转换隔离电路，用于实现数据传输过程中的数据信号的电压转换及保护作用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106301898B (zh) * 2016-08-08 2019-09-17 杭州迪普科技股份有限公司 一种配置信息的同步方法及装置
CN106411918B (zh) * 2016-10-24 2019-08-06 中国电子科技集团公司第二十八研究所 一种基于fpga的多路hdlc-uart转换系统及方法
CN108873732B (zh) * 2017-05-11 2024-06-07 北京航天耐特科技有限公司 用于微控制器的接口模块和接口方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561806A (en) * 1991-04-30 1996-10-01 International Business Machines Corporation Serial channel adapter
CN1746838A (zh) * 2005-10-17 2006-03-15 张金贵 一种多通道模拟信号的采样方法和系统
CN201287733Y (zh) * 2008-07-22 2009-08-12 南车株洲电力机车有限公司 用于电力机车制动系统的同步控制通信装置
CN102279830A (zh) * 2011-08-01 2011-12-14 北京航空航天大学 基于cpci总线的多功能数据采集模块
CN202602697U (zh) * 2012-05-09 2012-12-12 武汉正远铁路电气有限公司 基于cpci总线的列车通信网关装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5978578A (en) * 1997-01-30 1999-11-02 Azarya; Arnon Openbus system for control automation networks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561806A (en) * 1991-04-30 1996-10-01 International Business Machines Corporation Serial channel adapter
CN1746838A (zh) * 2005-10-17 2006-03-15 张金贵 一种多通道模拟信号的采样方法和系统
CN201287733Y (zh) * 2008-07-22 2009-08-12 南车株洲电力机车有限公司 用于电力机车制动系统的同步控制通信装置
CN102279830A (zh) * 2011-08-01 2011-12-14 北京航空航天大学 基于cpci总线的多功能数据采集模块
CN202602697U (zh) * 2012-05-09 2012-12-12 武汉正远铁路电气有限公司 基于cpci总线的列车通信网关装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于FPGA+CPCI的WTB通信板设计;田源，等;《机车电传动》;20140710(第4期);论文第28页第1栏第1行至第32页第2栏倒数第一行以及图1-14 *

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