CN105607533B - 一种智能防溜系统协调器装置及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能防溜系统协调器装置及通信方法，该装置包括单片机、网卡、RS485芯片和无线模块；单片机作为主控制器，采用串行外设接口SPI总线与网卡连接，实现TCP/IP通讯；利用RS485通信的固有特征，设计合理的外围接口电路。在保证稳定通信的同时，降低了硬件成本，简化了设计流程，缩短了开发周期，并减少了维护成本。

Description

一种智能防溜系统协调器装置及通信方法

技术领域

本发明涉及铁路运输列车溜逸监控领域，具体涉及一种智能防溜系统协调器及通信方法。

技术背景

随着铁路运输业的快速发展，中间站车辆防溜作业的智能化要求也越来越高。目前，国内部分车站已采用基于Zigbee无线网络的智能防溜系统，其中协调器(也称网络控制器)是该系统重要节点之一。其主要作用是通过TCP/IP通信或RS485通信，将接收到的来自铁鞋的无线数据传送至远端监控计算机。

现有的TCP/IP通讯多采用高端微处理器与网卡相连，然而对于智能防溜系统，协调器的主要作用是实现数据从无线网络到有线网络的传输，对于这样一种仅需数据简单传输处理的装置，若采用高端微处理器，存在硬件成本高，片上资源浪费严重等问题，且开发周期长，维护成本高。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明公开了一种智能防溜系统协调器装置及通信方法，在降低了系统硬件成本的同时，简化了程序控制流程，缩短了开发周期。

本发明通过以下技术方案实现：

一种智能防溜系统协调器装置，该装置包括单片机、网卡、RS485芯片和无线模块，RS485芯片、网卡均与远端监控计算机相连；单片机作为主控制器，一方面采用SPI总线与网卡连接，实现TCP/IP通讯；另一方面连接RS485芯片，利用RS485通信的固有特征，简化程序控制流程。

作为上述方案的优选，将RS485芯片的发射引脚DI接地，RS485芯片的读写控制引脚RE/DE与单片机发送数据引脚Tx相连，当发送数据引脚Tx引脚输出低电平时，RS485芯片的A、B线间输出低电平，否则输出高电平；当发送数据引脚Tx引脚无信号输出时，读写控制引脚RE/DE引脚保持高电平，此时RS485芯片处于接收数据状态，从而不需要使用读写控制引脚RE/DE引脚控制数据的接收与发送，简化了程序控制流程。

作为上述方案的优选，所述单片机与RS485芯片之间采用光耦隔离。

一种智能防溜系统协调器装置的通信方法，基于本发明所述的一种智能防溜系统协调器装置，其基于SPI总线的TCP/IP通讯流程包括如下步骤：

a)初始化SPI总线；

b)判断是否已建立套接字socket：若是，转向步骤e；否则，转向步骤c；

c)创建socket并启动计数器一，转向步骤d；

d)判断计数是否达到5次：若是，程序结束；否则，转向步骤b；

e)判断是否已建立连接：若是，转向步骤h；否则，转向步骤e；

f)向服务器发起建立连接请求并启动计数器二，转向步骤g；

g)判断计数是否达到5次：若是，程序结束；否则，转向步骤h；

h)判断是否收到无线数据：若收到，转向步骤j；否则，启动定时器，转向步骤i；

i)判断是否计时到10分钟：若是，发送心跳包，转向步骤n；否则，转向步骤h；

j)判断无线数据是铁鞋数据还是路由数据：若是铁鞋数据，转向步骤k；否则转向步骤l；

k)铁鞋数据打包，转向步骤m；

l)路由数据打包，转向步骤m；

m)发送数据，转向步骤m；

n)关闭socket，转向步骤o；

o)释放SPI总线。

本发明的有益效果：

本发明是针对铁路运输中列车防溜系统而提出的一种协调器装置及通信方法，采用低成本单片机而非高端微处理器，实现数据在无线网络与有线网络间的传输，在保证稳定通信的同时，降低了硬件成本，简化了设计流程，缩短了开发周期，并减少了维护成本。

附图说明

图1是智能防溜系统的结构示意图

图2是本发明协调器硬件结构图

图3是本发明RS485通讯模块结构图

图4是本发明基于SPI的TCP/IP通讯流程

具体实施过程

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，智能防溜系统由铁鞋、路由器、协调器装置和远端监控计算机组成，协调器装置作为该系统中一个重要节点，主要作用实现网间数据传输。

如图2所示，协调器装置包括单片机、网卡、RS485芯片和无线模块；单片机作为主控制器，采用串行外设接口SPI总线与网卡连接，实现TCP/IP通讯。

如图3所示，RS485芯片采用SP3485EN，其发射引脚DI接地，其读写控制引脚RE/DE与单片机发送数据引脚Tx相连，当发送数据引脚Tx引脚输出低电平时，A、B线输出低电平，否则输出高电平；当发送数据引脚Tx引脚无信号输出时，读写控制引脚RE/DE引脚保持高电压，此时RS485芯片处于接收数据状态，不再需要使用读写控制引脚RE/DE引脚控制数据的接收与发送；考虑到通讯的稳定性，在优选的实施例中，单片机与RS485芯片之间可以采用光耦隔离。

协调器装置中的无线模块采用CC2530，与智能防溜系统中的路由器通信。

如图4所示，基于SPI总线的TCP/IP通讯过程如下：

a)初始化SPI总线；

b)判断是否已建立套接字socket：若是，转向步骤e；否则，转向步骤c；

c)创建socket并启动计数器一，转向步骤d；

d)判断计数是否达到5次：若是，程序结束；否则，转向步骤b；

e)判断是否已建立连接：若是，转向步骤h；否则，转向步骤e；

f)向服务器发起建立连接请求并启动计数器二，转向步骤g；

g)判断计数是否达到5次：若是，程序结束；否则，转向步骤h；

h)判断是否收到无线数据：若收到，转向步骤j；否则，启动定时器，转向步骤i；

i)判断是否计时到10分钟：若是，发送心跳包，转向步骤n；否则，转向步骤h；

j)判断无线数据是铁鞋数据还是路由数据：若是铁鞋数据，转向步骤k；否则转向步骤l；

k)铁鞋数据打包，转向步骤m；

l)路由数据打包，转向步骤m；

m)发送数据，转向步骤m；

n)关闭socket，转向步骤o；

o)释放SPI总线。

综上所述，本发明以单片机为主控制器，与网卡间采用SPI总线连接，并利用RS485通信的固有特征，降低了硬件成本，简化RS485通讯程序的控制流程，缩短了开发周期。

本发明已通过上述实施例及其附图说明清楚，在不背离本发明精神和实质的情况下，所属领域的技术人员可根据本发明做出相应变化和修正，这些变化和修正都属于本发明权利要求的保护范围。

本发明未涉及方法均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种智能防溜系统协调器装置，其特征在于：该装置包括单片机、网卡、RS485芯片和无线模块，RS485芯片、网卡均与远端监控计算机相连；单片机作为主控制器，一方面采用SPI总线与网卡连接，实现TCP/IP通讯；另一方面连接RS485芯片，利用RS485通信的固有特征，简化程序控制流程；将RS485芯片的发射引脚DI接地，RS485芯片的读写控制引脚RE/DE与单片机发送数据引脚Tx相连，当发送数据引脚Tx引脚输出低电平时，RS485芯片的A、B线间输出低电平，否则输出高电平；当发送数据引脚Tx引脚无信号输出时，读写控制引脚RE/DE引脚保持高电平，此时RS485芯片处于接收数据状态，从而不需要使用读写控制引脚RE/DE引脚控制数据的接收与发送，简化了程序控制流程。

2.根据权利要求1所述的一种智能防溜系统协调器装置，其特征在于：所述单片机与RS485芯片之间采用光耦隔离。

3.一种智能防溜系统协调器装置的通信方法，基于权利要求1所述的一种智能防溜系统协调器装置，其特征在于：其基于SPI总线的TCP/IP通讯流程包括如下步骤：

a)初始化SPI总线；

b)判断是否已建立套接字socket：若是，转向步骤e；否则，转向步骤c；

c)创建socket并启动计数器一，转向步骤d；

d)判断计数是否达到5次：若是，程序结束；否则，转向步骤b；

e)判断是否已建立连接：若是，转向步骤h；否则，转向步骤e；

f)向服务器发起建立连接请求并启动计数器二，转向步骤g；

g)判断计数是否达到5次：若是，程序结束；否则，转向步骤h；

h)判断是否收到无线数据：若收到，转向步骤j；否则，启动定时器，转向步骤i；

i)判断是否计时到10分钟：若是，发送心跳包，转向步骤n；否则，转向步骤h；

j)判断无线数据是铁鞋数据还是路由数据：若是铁鞋数据，转向步骤k；否则转向步骤l；

k)铁鞋数据打包，转向步骤m；

l)路由数据打包，转向步骤m；

m)发送数据，转向步骤m；

n)关闭socket，转向步骤o；

o)释放SPI总线。