CN104678821A - Wtb控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种WTB控制器，包括：用于执行WTB总线数据收发的数据收发器和用于执行WTB总线数据处理的数据处理器；所述数据处理器与所述数据收发器连接，所述数据处理器用于配置所述数据收发器的工作参数，以控制所述数据收发器执行WTB总线数据收发。本发明提供的WTB控制器能够解决现有的WTB控制器设计修改过程较复杂的问题，实现了缩短WTB控制器的开发周期。

Description

WTB控制器

技术领域

本发明涉及车辆控制技术，尤其涉及一种WTB控制器。

背景技术

绞线式列车总线（Wire Train Bus，简称WTB）是一种广泛应用于需要动态编组的列车车辆的通信总线，能够在列车车辆的配置发生变化后，自动对车辆进行编组，构成新的车辆拓扑结构。按照国际标准IEC61375的规定，列车通信网络包括WTB控制器在内的五类设备，其中，WTB控制器作为核心控制设备，控制WTB总线上的数据收发。随着通信技术的进步，国际标准IEC61375不断更新，为了满足WTB总线的应用需求，必须对WTB控制器进行升级。

目前，现有的列车通信网络主要采用现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA）作为WTB控制器。由于FPGA的设计过程较复杂，验证流程较繁琐，因此，对WTB控制器的设计修改过程较复杂，导致产品开发周期和验证周期较长，严重影响了列车通信网络的更新速度。

发明内容

本发明提供一种WTB控制器，用于解决现有的WTB控制器设计修改过程较复杂的问题，以实现缩短WTB控制器的开发周期。

本发明实施例提供一种WTB控制器，包括：用于执行WTB总线数据收发的数据收发器和用于执行WTB总线数据处理的数据处理器；

所述数据处理器与所述数据收发器连接，所述数据处理器用于配置所述数据收发器的工作参数，以控制所述数据收发器执行WTB总线数据收发。

本发明实施例提供的WTB控制器，通过采用数据处理器和数据收发器相结合的方式，其中，数据处理器主要用于配置数据收发器的工作参数以及对WTB总线数据进行解析和处理，数据收发器主要用于接收WTB总线数据并进行解码，以及将待发送数据进行编码并发送至WTB总线，在WTB控制器需要升级时，仅修改数据处理器的各项运行参数进行修改即可，其设计过程较简单，解决了现有的WTB控制器设计修改过程较复杂的问题，能够实现缩短WTB控制器的开发周期。

附图说明

图1为本发明实施例提供的WTB控制器的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的WTB控制器的结构示意图二。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的WTB控制器的结构示意图一，本实施例提供的WTB控制器可以应用在列车车辆中，与车辆控制系统通过WTB总线进行通信。如图1所示，该WTB控制器可以包括：用于执行WTB总线数据收发的数据收发器1和用于执行WTB总线数据处理的数据处理器2。数据处理器2与数据收发器1连接，数据处理器2用于配置数据收发器1的工作参数，以控制数据收发器1执行WTB总线数据收发。

其中，数据收发器1的功能是执行WTB总线数据收发，可通过A1、A2、B1和B2四条通道与车辆控制系统进行WTB数据传输。数据收发器1通过WTB总线接收到WTB数据，进行解码后发送给数据处理器2。并且，数据收发器1接收到数据处理器2发来的待发送数据，进行编码生成WTB数据，通过WTB总线发送出去。

而数据处理器2接收到数据收发器1发来的解码后的数据，对该数据进行存储和处理，然后生成待发送数据发送给数据收发器1。

本实施例提供的技术方案将现有技术中FPGA的工作内容拆分成两部分，分别由数据收发器1和数据处理器2来完成，能够降低现有的WTB控制器的设计难度，解决WTB控制器设计修改过程较复杂的问题，缩短WTB控制器的开发周期。

下面，对上述技术方案进行详细的举例说明：数据处理器2可以包括可编程逻辑器件和编解码器，其中，编解码器的一端与WTB总线数据线连接，另一端与可编程逻辑器件连接，编解码器用于将WTB总线发来的数据进行解码，并提供给可编程逻辑器件，以及将可编程逻辑器件发送的数据进行编码，并发送至所述WTB总线。

可编程逻辑器件可以为FPGA或复杂可编程逻辑器件（ComplexProgrammable Logic Device，简称CPLD），由于FPGA的数据处理速度较快，其实时性较高，因此，本实施例采用FPGA来执行WTB总线数据收发。另外，采用编解码器用于对WTB总线数据进行解码和对待发送数据进行编码。编解码器和可编程逻辑器件的连接关系可参照图2所示，图2为本发明实施例提供的WTB控制器的结构示意图二。

具体的，可选用型号为XILINX XC6SLX9-2FT256T的FPGA器件，选用两个相同的双通道编解码器，可对四个通道的WTB数据进行编码和解码，可以称之为第一编解码器（A通道编解码器）和第二编解码器（B通道编解码器）。其中，第一编解码器的WTB数据传送引脚A1X和A1Y分别与A1通道数据线连接，A2X和A2Y引脚分别与A2通道数据线连接。另外，第一编解码器的引脚A_OUT_1-、A_OUT_1+、A_OUT_2-和A_OUT_2+分别与FPGA的对应引脚连接，用于接收两个通道的待发送数据，然后，第一编解码器对待发送数据进行编码，生成WTB数据发送出去。第一编解码器的引脚A_IN_1和A_IN_2与FPGA的对应引脚连接，用于将解码后的WTB数据发送给FPGA。

与第一编解码器类似，第二编解码器的WTB数据传送引脚B1X和B1Y分别与B1通道数据线连接，B2X和B2Y引脚分别与B2通道数据线连接。另外，第二编解码器的引脚B_OUT_1-、B_OUT_1+、B_OUT_2-和B_OUT_2+分别与FPGA的对应引脚连接，用于接收两个通道的待发送数据，然后，第二编解码器对待发送数据进行编码，生成WTB数据发送出去。第二编解码器的引脚B_IN_1和B_IN_2与FPGA的对应引脚连接，用于将解码后的WTB数据发送给FPGA。

上述数据收发器1的主要功能为对解码后的WTB总线数据进行处理，以及对数据收发器1的工作参数进行配置。因此，数据收发器1可采用设计方式较简单、验证周期较短的电路结构来实现，在国际标准IEC61375更新后，能够迅速简便地修改数据收发器1的结构和功能，即可实现升级WTB控制器。基于数据收发器1的上述功能，本领域技术人员可设计多种电路结构来实现，本实施例提供一种可实现的方式：采用现有技术中常用的微处理器作为数据处理器2，例如Cortex M3处理器，可采用串行通信方式与FPGA进行数据交互。

具体的，以Atmel SAM3U4E Cortex M3处理器为例，其MOSI引脚与FPGA的对应引脚连接，用于通过串行外设接口（Serial Peripheral Interface，简称SPI）总线进行数据传输。在对WTB控制器进行设计升级的过程中，可以修改FPGA的工作参数，并存储于Cortex M3处理器内部的存储器中。之后，在Cortex M3处理器上电后，通过SPI总线将工作参数发送给FPGA，以实现对FPGA的配置，具体可根据SPI总线的通信协议将工作参数以报文的方式发送至FPGA。

另外，上述Cortex M3处理器中的INT0#引脚与FPGA的对应引脚连接，用于通过该引脚实现FPGA向Cortex M3处理器发送中断申请，若Cortex M3处理器响应该中断，则可以通过SPI总线读取解码后的WTB总线数据。

Cortex M3处理器中的PIO引脚与FPGA中对应的IO引脚连接，用于通过该引脚实现FPGA向Cortex M3处理器发送工作参数配置完成响应信号。

上述WTB控制器的升级和运行过程为：

在升级阶段，技术人员设定FPGA的工作参数和Cortex M3处理器的数据处理算法，并由Cortex M3处理器写入到存储器中。

在上电初始阶段，Cortex M3处理器完成上电自检和初始化，从存储器中读取FPGA的工作参数，通过SPI总线将该工作参数发送给FPGA。FPGA通过IO引脚向Cortex M3处理器反馈工作参数配置过程。当Cortex M3处理器得知FPGA配置完成后，则进入运行阶段。

在运行阶段中，WTB总线数据的接收过程为：编解码器接收四个通道的串行曼彻斯特编码的WTB总线数据，进行解码转换为并行数据，并将解码后的WTB总线数据发送给FPGA。FPGA接收到解码后的WTB总线数据，存储在接收缓冲存储单元中，并向Cortex M3处理器发送中断请求信号。Cortex M3处理器响应该中断请求，通过SPI总线读取解码后的WTB总线数据，并进行数据解析和处理。具体的解析和处理过程可参照现有技术中对WTB总线数据进行解析和处理的具体方式。

在运行阶段中，WTB总线数据的发送过程为：Cortex M3处理器将待发送的数据通过SPI总线发送至FPGA的发送缓冲存储单元中，以指示FPGA发送数据。FPGA将发送缓冲存储单元中的并行数据进行编码，生成串行的曼彻斯特编码的WTB数据，通过四个通道发送至WTB总线上。

类似的，本领域技术人员也可以采用其它微处理器作为上述数据处理器2，例如ARM系列单片机或PowerPC系列微处理器等，并根据具体选用的器件型号进行实际的线路连接，用于配置数据收发器1的工作参数以及对WTB总线数据进行解析和处理。

上述技术方案采用数据处理器和数据收发器相结合的方式，其中，数据处理器主要用于配置数据收发器的工作参数以及对WTB总线数据进行解析和处理，数据收发器主要用于接收WTB总线数据并进行解码，以及将待发送数据进行编码并发送至WTB总线，在WTB控制器需要升级时，仅修改数据处理器的各项运行参数进行修改即可，其设计过程较简单，解决了现有的WTB控制器设计修改过程较复杂的问题，能够实现缩短WTB控制器的开发周期。

由于Cortex M3处理器具有处理速度快、功耗低、开发简单以及维护方便等优点，若采用上述实施例中的Cortex M3处理器和FPGA相结合的方式，则该WTB控制器为模块化结构，具有实时性高，设计及维护较便捷的优点。

本领域技术人员可以理解的是，为了提高WTB控制器的稳定性和可靠性，可以参照现有技术中的技术方案，对上述FPGA也设置有具备控制WTB总线数据传输和解析处理的全部功能，以在数据处理器发生故障时作为冗余控制。

在上述技术方案的基础上，若数据处理器2内部的存储器空间较小，则可以外接存储器，该存储器与数据处理器2连接，用于存储数据处理器2的运行数据及WTB总线数据。

具体的，该存储器可以包括：用于存储数据处理器2运行程序的程序存储器31、用于存储数据收发器1工作参数的配置存储器32、用于存储WTB总线数据的数据存储器33、以及用于存储数据处理器2接收到的WTB数据的通信存储器34。

数据处理器2通过地址总线和数据总线与各存储器连接，实现读写数据，四个存储器分别从地址总线和数据总线上读取数据以及发送数据。以CortexM3处理器为例，Cortex M3处理器的地址线为20位，数据线为16位，可以并行传送16位数据。Cortex M3处理器中的四个片选引脚CS0、CS1、CS2和CS3分别与四个存储器中的对应片选引脚连接，用于选定与哪个存储器进行数据读写。Cortex M3处理器中的读控制信号引脚RD#分别与四个存储器的引脚OE#连接，用于向对应的存储器发送读数据指令。Cortex M3处理器中的写控制信号引脚WR#分别与四个存储器的引脚WE#连接，用于向对应的存储器发送写数据指令。

上述技术方案采用数据处理器和数据收发器相结合的方式，其中，数据处理器主要用于配置数据收发器的工作参数以及对WTB总线数据进行解析和处理，数据收发器主要用于接收WTB总线数据并进行解码，以及将待发送数据进行编码并发送至WTB总线，在WTB控制器需要升级时，仅修改数据处理器的各项运行参数进行修改即可，其设计过程较简单，解决了现有的WTB控制器设计修改过程较复杂的问题，能够实现缩短WTB控制器的开发周期。并采用四个存储器分别存储WTB控制器运行过程中的各参数，除了具备增加存储空间的功能之外，还能够提升WTB控制器的处理速度，降低了WTB控制器升级的复杂程度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种WTB控制器，其特征在于，包括：用于执行WTB总线数据收发的数据收发器和用于执行WTB总线数据处理的数据处理器；

所述数据处理器与所述数据收发器连接，所述数据处理器用于配置所述数据收发器的工作参数，以控制所述数据收发器执行WTB总线数据收发。

2.根据权利要求1所述的WTB控制器，其特征在于，还包括存储器；

所述存储器与所述数据处理器连接，用于存储所述数据处理器的运行数据及WTB总线数据。

3.根据权利要求2所述的WTB控制器，其特征在于，所述存储器包括：用于存储所述数据处理器运行程序的程序存储器、用于存储所述数据收发器工作参数的配置存储器、用于存储WTB总线数据的数据存储器、以及用于存储所述数据处理器接收到的WTB数据的通信存储器。

4.根据权利要求3所述的WTB控制器，其特征在于，所述数据收发器包括可编程逻辑器件和编解码器；

所述编解码器的一端与WTB总线数据线连接，另一端与所述可编程逻辑器件连接，所述编解码器用于将WTB总线发来的数据进行解码，并提供给所述可编程逻辑器件，以及将所述可编程逻辑器件发送的数据进行编码，并发送至所述WTB总线。

5.根据权利要求4所述的WTB控制器，其特征在于，所述数据处理器为微处理器；

所述微处理器通过串行外设接口总线SPI与所述数据收发器进行数据传输。

6.根据权利要求4或5所述的WTB控制器，其特征在于，所述可编程逻辑器件为现场可编程门阵列FPGA。

7.根据权利要求6所述的WTB控制器，其特征在于，所述数据处理器为Cortex M3处理器。