CN105391611A - 基于fip通信的网络控制模块 - Google Patents

基于fip通信的网络控制模块 Download PDF

Info

Publication number
CN105391611A
CN105391611A CN201510975184.8A CN201510975184A CN105391611A CN 105391611 A CN105391611 A CN 105391611A CN 201510975184 A CN201510975184 A CN 201510975184A CN 105391611 A CN105391611 A CN 105391611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fip
network control
control module
panel
communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510975184.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈广泰
姜正
高海增
王占宇
杜海宾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Dalian Institute Co Ltd
Original Assignee
CRRC Dalian Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Dalian Institute Co Ltd filed Critical CRRC Dalian Institute Co Ltd
Priority to CN201510975184.8A priority Critical patent/CN105391611A/zh
Publication of CN105391611A publication Critical patent/CN105391611A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40013—Details regarding a bus controller
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40169—Flexible bus arrangements
    • H04L12/40176—Flexible bus arrangements involving redundancy
    • H04L12/40182—Flexible bus arrangements involving redundancy by using a plurality of communication lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于FIP通信的网络控制模块，网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，FPGA芯片采用XC6SLX9-2FTG256C系列芯片，FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIP1？Panel和WroldFIP2？Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIP1？Panel和WroldFIP2？Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，背板的电源总线通过电源转换器DC/DC转换成1.8V为网络控制模块的板卡供电，基于FIP通信的网络控制模块，FIP接口端采用变压器隔离，增加了整个系统的抗干扰性和稳定性。同时控制网卡硬件采用XC6SLX9-2FTG256C系列的FPGA芯片，具有良好的复用性和可扩展性，满足了现阶段机车总线差异化仍可复用的迫切需求。符合FIP领域的网络标准NFC46-604并且兼容国际标准IEC1158-2。

Description

基于FIP通信的网络控制模块
技术领域
本发明涉及WorldFIP通信技术领域，具体涉及一种基于FIP通信的网络控制模块。
背景技术
WorldFip用于自动化系统的现场总线，提供现场设备和控制器及控制器之间的数字化连接，WorldFip与Internet类似，使用曼彻斯特码传输。但它是一种令牌网。网络由仲裁器和若干用户站组成，其主要特点可归纳为实时性、同步性、可靠性。WorldFip目前使用的传输速率是31.25K，1M和2.5M。典型速率为1Mbit/s。典型的传输介质是工业级屏蔽双绞线。对接线盒、9针D型插头座等都有严格的规定。每个网段最长为1公里。加中继器(Repeater)以后可扩展到5公里。
伴随着我国经济持续增长，铁路交通运输行业也得到了突飞猛进的发展，而铁路交通的快速发展势必要保证铁路运行的安全性、稳定性和可靠性。而WorldFIP、MVB、HDLC、CAN等总线接口是机车上应用最为广泛的总线接口。由于WorldFip现场总线在实时性、同步性、冗余性方面独具特色。速度更高的、以光纤为介质的高速网也不断推出。预计将来的几年中，WorldFip总线将会得到越来越广泛的应用，但是WorldFip现场总线不但严格定义了通讯协议，也严格定义了符合工业标准的传输介质、接线盒、插头座等。而标准的FIP控制卡必须采用FULLFIP2控制芯片，实现与FIP网络的机车的数据采集，否则无法实现符合网络通信，为了实现机车多种总线的数据交互通信，开发一款基于FPGA处理器并可自主编程的FIP的网络控制卡显得非常必要。
发明内容
本发明提供一种基于FIP通信的网络控制模块，主要用于扩展WorldFIP通信,克服现有技术的局限性。
本发明所采用的技术方案是网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，所述的FPGA芯片采用XC6SLX9-2FTG256C系列芯片，所述的FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，背板的电源总线通过电源转换器DC/DC转换成1.8V为网络控制模块的板卡供电，所述的FIP总线控制器通过三路八位双向OCTALBUSSWITCH与其他模块进行通信。
还包括可选的RS485、RS422和RS232电路，该电路位于异步串口通信UART处共用一个DB9接口。
还包括扩展8路面板LED指示灯接口电路，用于指示通信状态。
所述的背板的电源总线的电源为24V，经过1次电源转换器DC/DC转换为5V，再经过1次电源转换器DC/DC转换为1.8V、3.3V和1.2V,1.8V为核心控制芯片供电，3.3V和1.2V为其它电路供电。
还包括接口电路RS232_EN,RS485_EN,RS422_EN和扩展8路面板LED指示灯接口电路，通过0欧电阻来选择所述的接口电路。
还包括面板连接器,用于将以太网差分信号和异步串口通信UART信号连接至此面板连接器。
本发明的有益效果是：基于FIP通信的网络控制模块，FIP接口端采用变压器隔离，增加了整个系统的抗干扰性和稳定性。同时控制网卡硬件采用XC6SLX9-2FTG256C系列的FPGA芯片，具有良好的复用性和可扩展性，满足了现阶段机车总线差异化仍可复用的迫切需求。符合FIP领域的网络标准NFC46-604并且兼容国际标准IEC1158-2。
附图说明
图1为本发明基于FIP通信的网络控制模块原理框图。
具体实施方式
现结合附图1对发明做进一步的说明，一种基于FIP通信的网络控制模块，该网络控制模块的核心控制芯片为XC6SLX9-2FTG256C系列的FPGA芯片和自主研发的IP核。IP核是指FIP总线控制器(软件实现)，网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，其供电是来自背板BackBoard的24V电源总线，24V电源经电源转换器DC/DC转换DC5V后再通过电源转换器DC/DC转换成DC1.8V供核心控制芯片XC6SLX9-2FTG256C，DC5V转换成DC3.3V和DC1.2V供其他电路使用，目的是使供电更加稳定可靠。
基于FIP通信的网络控制模块采用自主研发的FPGAIP核(FIP总线控制器)，FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，增加了整个系统的抗干扰性和稳定性。
网络控制模块还包括可选的RS485、RS422和RS232电路，该电路位于异步串口通信UART处共用一个DB9接口。
该网络控制模块还包括接口电路RS232_EN,RS485_EN,RS422_EN以及扩展8路面板LED指示灯电路，通过0欧电阻来选择上述不同的接口电路，LED指示灯用于指示通信状态。FIP总线控制器通过三路八位双向OCTALBUSSWITCH与其他模块进行通信，FIP总线控制器通过三路八位双向OCTALBUSSWITCH与其他模块进行通信CPLD用于实现启动管理等。图1中的BoardtoBoardConnector用于与子板SSFIP3U_IO-Subcard相连，将以太网差分信号及UART(RS232、RS485、RS422)信号通过此连接器连接到面板连接器。
FIP总线控制器除了实现曼彻斯特编码、解码功能之外，它还提供总线监听与看门狗功能，这为总线的热备份、总线冗余提供了方便，提高了总线的安全性。
基于FIP通信的网络控制模块用于扩展WorldFIP通信和数据处理，实现与FIP网络的机车的数据采集，采集的数据包括过程数据和消息数据，此模块包含RS485、RS422和RS232电路，一路千兆以太网扩展RJ45接口。该网络控制模块符合相关的国际标准，并且高可靠、稳定的功能。能够满足当下机车WorldFIP总线的应用，实现机车多种总线的数据交互通信。具有如下特性：
●采用FPGA通过编程实现符合IEC61375标准的实时协议
●符合FIP领域的网络标准：NFC46-604
●兼容国际领域的网络标准：IEC1158-2.
●网络带宽32.25Kbits/sec，1Mbit/sec或者2.5Mbits/sec
此网络控制模块具有独立中央处理器FPGA，能够通过独立软件实现特有的功能。用于将机车实时总线数据和实时报警信息进行完整监测、选择性捕捉、按需求处理和保存的车载综合信息；还包括用于将机车实时总线数据、报警信息环境变量、非实时故障数据进行车地传输。以确保相互之间能够通过WorldFIP总线、以太网总线、CAN总线、串口总线、精简版CPCI总线等进行不同数据的交互工作。具有良好的复用性和可扩展性，满足了现阶段机车总线差异化仍可复用的迫切需求。

Claims (6)

1.基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：网络控制板卡包括核心控制芯片FPGA和FIP总线控制器，所述的FPGA芯片采用XC6SLX9-2FTG256C系列芯片，所述的FIP总线控制器包括两路冗余的WroldFIP通信接口，FIP总线控制器通过RS485分别与2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel进行通信，2路外部接口面板WroldFIP1Panel和WroldFIP2Panel再分别通过变压器隔离与外部机车通信，背板的电源总线通过电源转换器DC/DC转换成1.8V为网络控制模块的板卡供电，所述的FIP总线控制器通过三路八位双向OCTALBUSSWITCH与其他模块进行通信。
2.根据权利要求1所述的基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：还包括可选的RS485、RS422和RS232电路，该电路位于异步串口通信UART处共用一个DB9接口。
3.根据权利要求1所述的基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：还包括扩展8路面板LED指示灯接口电路，用于指示通信状态。
4.根据权利要求1所述的基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：所述的背板的电源总线的电源为24V，经过1次电源转换器DC/DC转换为5V，再经过1次电源转换器DC/DC转换为1.8V、3.3V和1.2V,1.8V为核心控制芯片供电，3.3V和1.2V为其它电路供电。
5.根据权利要求1所述的基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：还包括接口电路RS232_EN,RS485_EN,RS422_EN和扩展8路面板LED指示灯接口电路，通过0欧电阻来选择所述的接口电路。
6.根据权利要求1所述的基于FIP通信的网络控制模块，其特征在于：还包括面板连接器,用于将以太网差分信号和异步串口通信UART信号连接至此面板连接器。
CN201510975184.8A 2015-12-23 2015-12-23 基于fip通信的网络控制模块 Pending CN105391611A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510975184.8A CN105391611A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 基于fip通信的网络控制模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510975184.8A CN105391611A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 基于fip通信的网络控制模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105391611A true CN105391611A (zh) 2016-03-09

Family

ID=55423463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510975184.8A Pending CN105391611A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 基于fip通信的网络控制模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105391611A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683676A (zh) * 2018-11-27 2019-04-26 湖南铁路科技职业技术学院 扩展卡
CN109981429A (zh) * 2019-01-04 2019-07-05 北京航天晨信科技有限责任公司 总线控制器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200976599Y (zh) * 2006-11-30 2007-11-14 谢步明 PC104标准总线WorldFIP协议通信卡
CN101083590A (zh) * 2007-05-24 2007-12-05 谢步明 Tcn机车网络控制试验平台
CN201177760Y (zh) * 2007-11-22 2009-01-07 中国北车股份有限公司 用于现场控制的WorldFIP网络控制平台
US7715433B2 (en) * 2006-07-14 2010-05-11 Boren Gary W Universal controller and signal monitor
CN201535874U (zh) * 2009-11-12 2010-07-28 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 基于工业现场的网络控制装置
CN101430554B (zh) * 2008-01-09 2011-11-23 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 用于现场控制的WorldFIP网络控制平台系统
CN205336307U (zh) * 2015-12-23 2016-06-22 中车大连机车研究所有限公司 基于fip通信的网络控制模块

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7715433B2 (en) * 2006-07-14 2010-05-11 Boren Gary W Universal controller and signal monitor
CN200976599Y (zh) * 2006-11-30 2007-11-14 谢步明 PC104标准总线WorldFIP协议通信卡
CN101083590A (zh) * 2007-05-24 2007-12-05 谢步明 Tcn机车网络控制试验平台
CN201177760Y (zh) * 2007-11-22 2009-01-07 中国北车股份有限公司 用于现场控制的WorldFIP网络控制平台
CN101430554B (zh) * 2008-01-09 2011-11-23 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 用于现场控制的WorldFIP网络控制平台系统
CN201535874U (zh) * 2009-11-12 2010-07-28 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 基于工业现场的网络控制装置
CN205336307U (zh) * 2015-12-23 2016-06-22 中车大连机车研究所有限公司 基于fip通信的网络控制模块

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭然: "地铁列车WorldFIP网络通信系统可靠性分析与应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683676A (zh) * 2018-11-27 2019-04-26 湖南铁路科技职业技术学院 扩展卡
CN109683676B (zh) * 2018-11-27 2022-06-17 湖南铁路科技职业技术学院 扩展卡
CN109981429A (zh) * 2019-01-04 2019-07-05 北京航天晨信科技有限责任公司 总线控制器
CN109981429B (zh) * 2019-01-04 2021-08-06 北京航天晨信科技有限责任公司 总线控制器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101702694B (zh) 机车互联网关和系统以及机车通信方法
CN201044455Y (zh) Tcn机车网络控制试验装置
CN101083590A (zh) Tcn机车网络控制试验平台
CN104579606A (zh) 多功能车辆总线mvb网络系统冗余设计方法
KR100870712B1 (ko) 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크시스템 및 신호 처리 방법
CN104796356A (zh) 轨道车辆用车载以太网交换机和信号收发及列车重联方法
CN107168045A (zh) 一种基于EtherCAT的通信冗余控制系统
CN106789511A (zh) 基于fpga的列车用can通信转换控制方法及转换模块
CN105391611A (zh) 基于fip通信的网络控制模块
CN205336307U (zh) 基于fip通信的网络控制模块
CN102098196A (zh) 刀片服务器的数据传输方法
CN213072692U (zh) 一种集成诊断和多路复用的串行通讯主站管理装置
CN103264705B (zh) 基于pac控制器的can总线机车重联系统及实现方法
CN101090354A (zh) 磁浮列车牵引供电的控制技术
CN204231390U (zh) 基于c8051f040核微处理器的arcnet-hdlc网关
CN110601941B (zh) 一种基于EtherCAT总线的车载信号传输系统及方法
CN208937946U (zh) 一种用于mvb转以太网的网关设备
CN207304023U (zh) 一种基于高速以太网工业总线的光伏逆变器
CN106301917A (zh) 一种iad数据及通道保护设备
CN110997448B (zh) 用于从铁路车辆中的现场总线访问数据的电缆组件
CN206311940U (zh) 一种采用EtherCAT协议的实时同步仪表控制系统
CN103051524A (zh) 信号处理方法及网关
CN202261368U (zh) 网关
CN217406559U (zh) 一种支持远距离总线式电源载波通讯的轨交通讯网关
CN111416750A (zh) 一种单网线以太网环网的故障监测系统及其监测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160309

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication