CN107544340A - 列车的数据采集控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车的数据采集控制器。其中，该列车的数据采集控制器包括：串行通信模块，以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块，数字量输入输出模块，模拟量输入输出模块，中央处理单元CPU控制器模块，分别与串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块连接，用于监控串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理。本发明解决了现有技术中列车数据采集控制器数据处理效率低的技术问题。

Description

列车的数据采集控制器

技术领域

本发明涉及数据采集领域，具体而言，涉及一种列车的数据采集控制器。

背景技术

基于新IEC标准ECN+ETB的列车控制网络以其大带宽的优势将受到越来越多的列车网络控制系统供应商、铁路和地铁运营商的青睐。因此，基于IEC MVB标准的数据采集控制器将逐渐退出列车网络控制系统的历史舞台，而基于IEC ECN标准的工业以太网数据采集控制器将会全面应用于列车网络控制行业。数据采集控制器性能直接影响到列车控制系统的可靠性和安全性，解决新一代基于ECN标准的工业实时以太网数据采集控制器通信问题，已经成为一个亟需解决的技术问题。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种列车的数据采集控制器，以至少解决现有技术中列车数据采集控制器数据处理效率低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种列车的数据采集控制器，包括：串行通信模块，用于提供串行通信接口，采集列车上的串行通信数据；以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块，用于提供支持ECN标准的以太网接口，采集所述列车上的以太网数据；数字量输入输出模块，用于传输所述列车上的数字信号；模拟量输入输出模块，用于传输所述列车上的模拟信号；中央处理单元CPU控制器模块，分别与所述串行通信模块、所述ECN标准的工业实时以太网模块、所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块连接，用于监控所述串行通信模块、所述ECN标准的工业实时以太网模块、所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理。

可选地，所述CPU控制器模块包括：处理器模块和存储器模块，其中，所述处理器模块，用于监控所述串行通信模块、所述ECN标准的工业实时以太网模块、所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理；所述存储器模块，与所述处理器模块连接，用于存储软件程序，其中，所述软件程序用于支持所述数据采集控制器运行。

可选地，所述存储器模块包括：F l ash程序存储器，其中，所述F l ash程序存储器包括引导程序区和应用程序区，所述引导程序区，用于存储用于引导所述CPU控制器模块运行的程序；所述应用程序区，用于存储所述软件程序。

可选地，所述软件程序包括：操作系统、板级支持包、硬件设备驱动和VOS软件平台包。

可选地，所述支持ECN标准的以太网接口为集成MAC协议栈、PHY协议栈和TCP/I P协议栈的工业实时以太网控制器。

可选地，所述ECN标准的工业实时以太网模块包括：ECN标准的百兆工业实时以太网模块和ECN标准的千兆工业实时以太网模块，其中，所述ECN标准的百兆工业实时以太网模块，用于提供支持输出10/100M的基于ECN标准的以太网接口；所述ECN标准的千兆工业实时以太网模块，用于提供支持输出1000M的基于ECN标准的以太网接口。

可选地，所述列车的数据采集控制器还包括：上电复位模块、看门狗模块和系统运行指示模块，其中，所述上电复位模块，用于在所述列车的数据采集控制器通电时对所述列车的数据采集控制器进行复位；所述看门狗模块，用于定时查看所述列车的数据采集控制器的运行状态，并在所述列车的数据采集控制器的运行出现错误时向所述CPU控制器模块发送重启信号；所述系统运行指示模块，用于指示所述列车的数据采集控制器的运行状态。

可选地，所述串行通信模块包括：RS232接口和RS485接口。

可选地，所述列车的数据采集控制器还包括：供电系统，其中，所述供电系统用于为所述列车的数据采集控制器提供电能。

可选地，所述列车的数据采集控制器设置于所述列车的总线设备中。

在本发明实施例中，列车的数据采集控制器包括：串行通信模块，用于提供串行通信接口，采集列车上的串行通信数据；以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块，用于提供支持ECN标准的以太网接口，采集列车上的以太网数据；数字量输入输出模块，用于传输列车上的数字信号；模拟量输入输出模块，用于传输列车上的模拟信号；中央处理单元CPU控制器模块，分别与串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块连接，用于监控串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理。列车的数据采集控制器中集成了串行通信模块、以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块以及模拟量输入输出模块，从而使得数据采集控制器能够采集串行通信数据、以太网数据、数字信号、模拟信号等多种数据，通过中央处理单元CPU控制器模块对各个数据采集模块的运行状态进行监控，以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块提供了支持ECN标准的以太网接口，使得列车数据采集控制器能够支持基于ECN标准的数据的处理，扩展了列车数据采集控制器的数据处理能力，从而提高了列车数据采集控制器的数据处理效率，进而解决了现有技术中列车数据采集控制器数据处理效率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图一；

图2是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图二；

图3是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图三；

图4是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图四；

图5是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图五；

图6是根据本发明可选实施例的数据采集控制器的功能的示意图；

图7是根据本发明可选实施例的数据采集控制器的接口面板的示意图；

图8是根据本发明可选实施例的数据采集控制器的CPU控制器的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实施例中还提供了一种列车的数据采集控制器装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图1是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图一，如图1所示，该列车的数据采集控制器包括：

串行通信模块102，用于提供串行通信接口，采集列车上的串行通信数据；

以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块104，用于提供支持ECN标准的以太网接口，采集列车上的以太网数据；

数字量输入输出模块106，用于传输列车上的数字信号；

模拟量输入输出模块108，用于传输列车上的模拟信号；

中央处理单元CPU控制器模块110，分别与串行通信模块102、ECN标准的工业实时以太网模块104、数字量输入输出模块106和模拟量输入输出模块108连接，用于监控串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理。

通过上述装置，列车的数据采集控制器包括：串行通信模块，用于提供串行通信接口，采集列车上的串行通信数据；以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块，用于提供支持ECN标准的以太网接口，采集列车上的以太网数据；数字量输入输出模块，用于传输列车上的数字信号；模拟量输入输出模块，用于传输列车上的模拟信号；中央处理单元CPU控制器模块，分别与串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块连接，用于监控串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理。列车的数据采集控制器中集成了串行通信模块、以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块以及模拟量输入输出模块，从而使得数据采集控制器能够采集串行通信数据、以太网数据、数字信号、模拟信号等多种数据，通过中央处理单元CPU控制器模块对各个数据采集模块的运行状态进行监控，以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块提供了支持ECN标准的以太网接口，使得列车数据采集控制器能够支持基于ECN标准的数据的处理，扩展了列车数据采集控制器的数据处理能力，从而提高了列车数据采集控制器的数据处理效率，进而解决了现有技术中列车数据采集控制器数据处理效率低的技术问题。

图2是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图二，如图2所示，可选地，CPU控制器模块110包括：处理器模块202和存储器模块204，其中，处理器模块202，用于监控串行通信模块、ECN标准的工业实时以太网模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理；存储器模块204，与处理器模块202连接，用于存储软件程序，其中，软件程序用于支持数据采集控制器运行。

可选地，上述存储器模块包括：Flash程序存储器，其中，Flash程序存储器包括引导程序区和应用程序区，引导程序区，用于存储用于引导CPU控制器模块运行的程序；应用程序区，用于存储软件程序。

可选地，软件程序包括：操作系统、板级支持包、硬件设备驱动和VOS软件平台包。

可选地，支持ECN标准的以太网接口为集成MAC协议栈、PHY协议栈和TCP/I P协议栈的工业实时以太网控制器。

图3是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图三，如图3所示，可选地，ECN标准的工业实时以太网模块104包括：ECN标准的百兆工业实时以太网模块302和ECN标准的千兆工业实时以太网模块304，其中，ECN标准的百兆工业实时以太网模块302，用于提供支持输出10/100M的基于ECN标准的以太网接口；ECN标准的千兆工业实时以太网模块304，用于提供支持输出1000M的基于ECN标准的以太网接口。

图4是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图四，如图4所示，可选地，上述列车的数据采集控制器还包括：上电复位模块402、看门狗模块404和系统运行指示模块406，其中，上电复位模块，用于在列车的数据采集控制器通电时对列车的数据采集控制器进行复位；看门狗模块，用于定时查看列车的数据采集控制器的运行状态，并在列车的数据采集控制器的运行出现错误时向CPU控制器模块发送重启信号；系统运行指示模块，用于指示列车的数据采集控制器的运行状态。

可选地，串行通信模块102包括：RS232接口和RS485接口。

图5是根据本发明实施例的列车的数据采集控制器的结构框图五，如图5所示，可选地，列车的数据采集控制器还包括：供电系统502，其中，供电系统用于为列车的数据采集控制器提供电能。

可选地，列车的数据采集控制器设置于列车的总线设备中。

在一个可选实施例中，提供了一种基于列车工业实时以太网数据采集控制器，该数据采集控制器采用符合列车工业实时以太网ECN国际标准，并且作为模块应用于VME总线设备中。

在本可选实施例中提供的数据采集控制器，可以用于ECN标准列车以太网通信，该数据采集控制器包括：

供电系统：支持3U机箱，供电电压DC110V，在内部可实现其它电压等级转换。具有反向供电保护、浪涌电流控制和短路保护等功能。

CPU主控制器系统：用于监控供电系统、千/百兆ECN标准工业实时以太网通信系统、串行通信系统、数字量/模拟量输入输出系统和可编程逻辑系统的运行状态及进程处理。CPU主控制器系统的主处理器存储空间分为独立的Flash程序存储器、片内SRAM和EEPROM数据存储器。Flash程序存储器空间分为两个区，引导程序区和应用程序区。Flash用于存储支持所述基于ECN标准的实时工业以太网数据采集控制器独立运行的软件程序。该软件程序包括：操作系统、板级支持包(BSP)、硬件设备驱动、VOS软件平台包以及各种应用软件程序。其中操作系统是具备实时调度机制、多级中断机制、高精度计时系统、交互性和可靠性好的实时操作系统。

串行通信系统：支持RS232和RS485，M12接口。

ECN标准的百兆工业实时以太网系统：实现网关与以太网网络之间的物理连接，支持即插即用的解决方案；接口采用集成MAC、PHY和TCP/IP协议栈于一体的工业实时以太网控制器，支持输出10/100M以太网电接口，物理接口为M12(4芯)接口；支持以太网M12电接口的静电/雷击浪涌的防护，防护等级为4级。

ECN标准的千兆工业实时以太网系统：实现网关与以太网网络之间的物理连接，支持即插即用的解决方案；接口采用集成MAC、PHY和TCP/IP协议栈于一体的工业实时以太网控制器，支持输出1000M以太网电接口，物理接口为M12(8芯)接口；支持以太网M12电接口的电压浪涌或静电放电防护，较强的抗打击能力和电压钳位特性，防护等级为4级。

上电复位/看门狗/系统运行指示：支持上电复位、看门狗、系统运行指示功能；多种方式启动复位包括电源故障、时钟故障、内部看门狗、软复位和手动复位。

数字量/模拟量输入输出系统：数字量输入具有光电隔离功能，数字量输出具有光电隔离或者继电器隔离功能。数字量输入输出接口包括128路数字量信号输入通道，24路数字量信号输出通道。数字量信号的输入输出范围是0～110V。模拟量输入输出接口包括8路0～±10V或者0～±20mA输入，4路0～±10V或者0～±20mA输出。模拟量信号输入输出范围0～110V。

可选地，图6是根据本发明可选实施例的数据采集控制器的功能的示意图，如图6所示，该数据采集控制器可以但不限于具备以下功能：CPU控制功能、千/百兆ECN标准工业实时以太网通信功能、串行通信功能、数字量/模拟量输入输出功能、可编程逻辑功能等等。

可选地，图7是根据本发明可选实施例的数据采集控制器的接口面板的示意图，如图7所示，该数据采集控制器的接口面板上设置有LED指示灯、电源接口、千兆ECN标准工业实时以太网、百兆ECN标准工业实时以太网、RS232接口、RS485接口、数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口等等。

可选地，图8是根据本发明可选实施例的数据采集控制器的CPU控制器的示意图，如图8所示，该数据采集控制器的CPU控制器包括以下部分：微处理器CPU、总线控制器、存储器、系统总线、RESET、振荡器、CPLD、COP/Watchdog、ADC/DAC、PWM/CMP/TMR、QSPI/GPIO、eTSEC等等。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种列车的数据采集控制器，其特征在于，包括：

串行通信模块，用于提供串行通信接口，采集列车上的串行通信数据；

以太网组态网络ECN标准的工业实时以太网模块，用于提供支持ECN标准的以太网接口，采集所述列车上的以太网数据；

数字量输入输出模块，用于传输所述列车上的数字信号；

模拟量输入输出模块，用于传输所述列车上的模拟信号；

中央处理单元CPU控制器模块，分别与所述串行通信模块、所述ECN标准的工业实时以太网模块、所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块连接，用于监控所述串行通信模块、所述ECN标准的工业实时以太网模块、所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理。

2.根据权利要求1所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述CPU控制器模块包括：处理器模块和存储器模块，其中，

所述处理器模块，用于监控所述串行通信模块、所述ECN标准的工业实时以太网模块、所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块的运行状态及进程处理；

所述存储器模块，与所述处理器模块连接，用于存储软件程序，其中，所述软件程序用于支持所述数据采集控制器运行。

3.根据权利要求2所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述存储器模块包括：Flash程序存储器，其中，所述Flash程序存储器包括引导程序区和应用程序区，

所述引导程序区，用于存储用于引导所述CPU控制器模块运行的程序；

所述应用程序区，用于存储所述软件程序。

4.根据权利要求2所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述软件程序包括：操作系统、板级支持包、硬件设备驱动和VOS软件平台包。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述支持ECN标准的以太网接口为集成MAC协议栈、PHY协议栈和TCP/IP协议栈的工业实时以太网控制器。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述ECN标准的工业实时以太网模块包括：ECN标准的百兆工业实时以太网模块和ECN标准的千兆工业实时以太网模块，其中，

所述ECN标准的百兆工业实时以太网模块，用于提供支持输出10/100M的基于ECN标准的以太网接口；

所述ECN标准的千兆工业实时以太网模块，用于提供支持输出1000M的基于ECN标准的以太网接口。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述列车的数据采集控制器还包括：上电复位模块、看门狗模块和系统运行指示模块，其中，

所述上电复位模块，用于在所述列车的数据采集控制器通电时对所述列车的数据采集控制器进行复位；

所述看门狗模块，用于定时查看所述列车的数据采集控制器的运行状态，并在所述列车的数据采集控制器的运行出现错误时向所述CPU控制器模块发送重启信号；

所述系统运行指示模块，用于指示所述列车的数据采集控制器的运行状态。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述串行通信模块包括：RS232接口和RS485接口。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述列车的数据采集控制器还包括：供电系统，其中，所述供电系统用于为所述列车的数据采集控制器提供电能。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的列车的数据采集控制器，其特征在于，所述列车的数据采集控制器设置于所述列车的总线设备中。