CN104683199B - CANopen‑Lwip网关和列车运行监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CANopen‑Lwip网关和列车运行监视系统。网关包括：CANopen接口单元，用于从CANopen总线接收与CANopen总线电性连接的列车电子设备的运行数据；处理单元，与CANopen接口单元电性连接，用于对从CANopen接口单元接收的运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后得到的数据输入至Lwip接口单元；Lwip接口单元，与处理单元电性连接，用于将从处理单元接收的协议转换后得到的数据通过Lwip总线发送至Lwip总线上连接的远程监视设备。实现将CANopen总线接收的列车电子设备运行数据通过Lwip总线发送给远程监视设备。

Description

CANopen-Lwip网关和列车运行监视系统

技术领域

本发明是有关于电力牵引技术，尤其涉及一种CANopen-Lwip网关和列车运行监视系统。

背景技术

CANopen是一种架构在控制局域网路（Control Area Network,CAN）上的高层通讯协定，包括通讯子协定及设备子协定，常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线。Lwip是轻型因特网协议，Lwip实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对随机存储器RAM的占用，Lwip实现的主要目的是减少存储器的利用量和代码大小，因此Lwip可以适用于资源有限的小型处理器，如ARM。

CANopen协议具有较高的实时性和可靠性、数据传输速率高，组网成本低等特点。并且支持不同CAN设备间的互操作性、互换性，具有标准化、统一的系统通讯模式和设备描述方式，能够实现网络节点功能的任意扩展。目前国内基于CANopen的现场监视设备已经趋于成熟。然而现场监视设备会造成人员、时间等资源浪费。

然而，现有技术中，CANopen总线发送的列车电子设备运行数据无法被Lwip总线连接的远程监视设备所识别，从而无法对列车运行状况进行远程监视。

发明内容

本发明提供一种CANopen-Lwip网关和列车运行监视系统，以实现将CANopen总线接收的列车电子设备运行数据通过Lwip总线发送给远程监视设备。

一方面，本发明提供一种CANopen-Lwip网关，用于远程监视设备，包括：CANopen接口单元，用于从CANopen总线接收与CANopen总线电性连接的列车电子设备上的运行数据；处理单元与CANopen接口单元电性连接，用于对从CANopen接口单元接收的运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后的数据输入至Lwip接口单元；Lwip接口单元与处理单元电性连接，用于将从处理单元接收的协议转换后得到的数据通过Lwip总线发送至Lwip总线上连接的远程监视设备。

在本发明的一实施例中，处理单元包括：CANopen协议控制模块，用于对从CANopen总线接收的运行数据进行解码，并将解码后的运行数据发送至内核控制器ARM，内核控制器ARM与CANopen协议控制模块电性连接，用于对解码后的运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后得到的数据输入至Lwip协议控制模块；Lwip协议控制模块与内核控制器电性连接，用于对协议转换后得到的数据进行编码，并将经过编码的协议转换后得到的数据通过Lwip总线发送至所述Lwip接口单元。

在本发明的一实施例中，处理单元还包括：数据缓冲区，分别与内核控制器和Lwip协议控制模块电性连接，用于接收所述内核控制器发送的协议转换后得到的数据，并将协议转换后得到的数据输入至所述Lwip协议控制模块。

在本发明的一实施例中，CANopen协议控制模块，用于将所述CANopen接口单元接收的为差分信号的运行数据转换为二进制数字信号，并将二进制数字信号发送至所述内核控制器；Lwip协议控制模块，用于将所述内核控制器协议转换后得到的数据转换为差分信号发送至所述Lwip接口单元。

在本发明的一实施例中，一种列车运行监视系统，包括：列车电子设备，远程监视设备和CANopen-Lwip网关；CANopen-Lwip网关通过CANopen总线与列车电子设备电性连接，通过Lwip总线与远程监视设备电性连接。

基于上述，本发明提供了一种CANopen-Lwip网关和列车运行监视系统。该网关将从CANopen总线接收的列车运行数据进行CANopen总线协议到Lwip总线协议之间的转换，并将转换后的数据通过Lwip总线发送至远程监视设备。实现将CANopen总线接收的列车电子设备运行数据通过Lwip总线发送给远程监视设备。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例远程监视系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例远程监视系统另一实施例的结构示意图。

附图标记说明

10：列车电子设备；

11；CANopen接口单元；

12：处理单元；

13：Lwip接口单元；

14：远程监视设备；

121：CANopen协议控制模块；

122：内核控制器；

123：数据缓冲区；

124：Lwip协议控制模块。

具体实施方式

图1为本发明实施例远程监视系统一实施例的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的CANopen-Lwip网关包括，CANopen接口单元11，处理单元12，Lwip接口单元13；CANopen接口单元11用于从CANopen总线接收与所述CANopen总线电性连接的列车电子设备的运行数据，处理单元12与CANopen接口单元11电性连接，用于对从CANopen接口单元11接收的运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后得到的数据输入至Lwip接口单元13；Lwip接口单元13与处理单元12电性连接，用于将从处理单元12接收的协议转换后得到的数据通过Lwip总线发送至所述Lwip总线上连接的远程监视设备14。

具体地：列车电子设备10包括电机控制系统，变速系统，主动悬挂系统，空调，电动锁，安全气囊等。如图1所示，当列车电子设备10向远程监视设备14传输数据时，CANopen接口单元11从CANopen总线接收列车电子设备10所产生的列车运行数据，并将处理单元12进行协议转换后的数据发送给Lwip接口单元13，由Lwip接口单元13通过Lwip总线发送给远程监视设备14。其中，由于来自CANopen总线的数据为差分信号，因此，处理单元12还可以进一步将差分信号转换为二进制数字信号，另外，CANopen接口单元11还可以对来自CANopen总线的差分信号进行电气隔离。类似的，处理单元12也可以将二进制数字信号转换为差分信号，再通过Lwip总线发送给Lwip接口单元。

本发明所提供的CANopen-Lwip网关将从CANopen总线接收的列车运行数据进行CANopen总线协议到Lwip总线协议之间的转换，并将转换后的数据通过Lwip总线发送至远程监视设备。实现将CANopen总线接收的列车电子设备运行数据通过Lwip总线发送给远程监视设备。

图2为本发明实施例远程监视设备系统另一实施例的结构示意图。在上述实施例的基础上，本发明中的处理单元12可以进一步包括：CANopen协议控制模块121，内核控制器122，数据缓冲区123，Lwip协议控制模块124。

处理单元12与CANopen接口单元11电性连接，CANopen接口单元11将从列车电子设备10所接收的数据传送给CANopen协议控制模块121，CANopen协议控制模块121用于对从CANopen总线接收的运行数据进行解码，并将解码后的运行数据发送至内核控制器122，内核控制器122与CANopen协议控制模块121电性连接，用于对解码后的运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后得到的数据输入至数据缓冲区123，数据缓冲区123，分别与内核控制器122和Lwip协议控制模块124电性连接，用于接收内核控制器122发送的协议转换后得到的数据，并将所述协议转换后得到的数据输入至所述Lwip协议控制模块124。Lwip协议控制模块124与数据缓冲区123电性连接，用于对协议转换后得到的数据进行编码，并将经过编码转换后得到的数据通过Lwip总线发送至所述Lwip接口单元13。Lwip接口单元13将转换后的数据发送至远程监视设备14。

本发明中的内核控制器122优选的可以为高级精简指令集内核控制器（ARM），ARM具有速度快、体积小、接口丰富、功耗低、无需辅助散热设备的优点，主要负责运行可编程逻辑控制器（PLC）解释器和用户的应用程序。ARM内核控制器进行应用程序的执行，首先需要将控制代码存储于代码存储器，其中代码存储器由非易失性闪存（FLASH）组成，永久存储网关的控制代码。并且将应用数据和总线配置数据存入配置存储器，其中配置存储器由非易失性闪存（FLASH）组成，永久存储用户的应用数据和总线配置数据。其次代码运行时的内存分配将由程序存储器完成，其中程序存储器由同步动态随机访问存储器（SDRAM）组成，具有速度快、容量大的优点。用户可以通过图形化编程工具进行应用程序的编写和编译，生成二进制代码文件后通过网络接口下载至配置存储器中，运行于ARM中央控制器的PLC解释器将自动加载并执行用户应用程序，对总线数据进行逻辑处理。

本发明中的CANopen-Lwip网关，CANopen协议控制模块121还可以进一步将差分信号转换为内核控制器122能够识别的二进制数字信号，另外，CANopen接口单元11还可以对来自CANopen总线的差分信号进行电气隔离。类似的，Lwip协议控制模块123也可以将内核控制器122输出的二进制数字信号转换为差分信号，再通过Lwip总线发送给Lwip接口单元。。

本发明提供了一种列车运行监视系统，包括：列车电子设备10，远程监视设备14和CANopen-Lwip网关，其中CANopen-Lwip网关通过CANopen总线与列车电子设备10电性连接，通过Lwip总线与所述远程监视设备14电性连接。

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 (4)

1.一种控制局域网路上的高层通讯协定到轻型因特网协议CANopen-Lwip网关，其特征在于，包括：

CANopen接口单元，用于从CANopen总线接收与所述CANopen总线电性连接的列车电子设备的运行数据；

处理单元，与所述CANopen接口单元电性连接，用于对从所述CANopen接口单元接收的所述运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后得到的数据输入至Lwip接口单元；

所述Lwip接口单元，与所述处理单元电性连接，用于将从所述处理单元接收的协议转换后得到的数据通过Lwip总线发送至所述Lwip总线上连接的远程监视设备；

所述处理单元包括：

CANopen协议控制模块，用于对从CANopen总线接收的所述运行数据进行解码，并将解码后的运行数据发送至内核控制器；

所述内核控制器，与所述CANopen协议控制模块电性连接，用于对解码后的运行数据进行从CANopen协议到Lwip协议的转换，并将协议转换后得到的数据输入至Lwip协议控制模块；

所述Lwip协议控制模块，与所述内核控制器电性连接，用于对协议转换后得到的数据进行编码，并将经过编码的协议转换后得到的数据通过Lwip总线发送至所述Lwip接口单元；

所述CANopen协议控制模块，还用于将所述CANopen接口单元接收的为差分信号的所述运行数据转换为二进制数字信号，并将所述二进制数字信号发送至所述内核控制器；

所述Lwip协议控制模块，还用于将所述内核控制器协议转换后得到的数据转换为差分信号发送至所述Lwip接口单元。

2.根据权利要求1所述的CANopen-Lwip网关，其特征在于，所述处理单元还包括：

数据缓冲区，分别与所述内核控制器和所述Lwip协议控制模块电性连接，用于接收所述内核控制器发送的协议转换后得到的数据，并将所述协议转换后得到的数据输入至所述Lwip协议控制模块。

3.根据权利要求1或2所述的CANopen-Lwip网关，其特征在于，所述内核控制器为高级精简指令集ARM内核控制器。

4.一种列车运行监视系统，其特征在于，包括：列车电子设备，远程监视设备和如权利要求1-3任一项所述的CANopen-Lwip网关；

所述CANopen-Lwip网关通过CANopen总线与所述列车电子设备电性连接，通过Lwip总线与所述远程监视设备电性连接。