CN201044048Y - 基于arm9核微处理器的列车控制装置 - Google Patents

基于arm9核微处理器的列车控制装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于ARM9核微处理器的列车控制装置，其特征在于包括核心处理器、外围配置电路和总线接口电路。核心处理器负责系统的中央处理功能；外围配置电路为核心处理器提供程序运行存贮空间、工作电压和实时时间基准；总线接口电路为核心处理器提供MVB、以太网、USB、CAN、RS232和RS485总线接口。本实用新型既具有MVB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，完成MVB四类设备功能，也具有列车牵引/制动控制、定速控制、逻辑控制和故障数据记录功能。本设备可广泛应用于铁路列车、地铁列车和城市轨道交通车辆等实时性要求较高、能够自动编组的工业控制领域。

Description

基于ARM9核微处理器的列车控制装置
技术领域
本实用新型涉及TCN标准的列车网络控制系统，是MVB网络的中央控制设备。广泛应用于铁路机车、动车组及电厂、矿山等实时性要求较高的工业控制领域。
背景技术
列车通信网络标准IEC61375-1(简称TCN标准)是国际标准，也是我国铁路行业标准。它已经在铁路行业中受到了广泛的重视，逐步应用到各种新型的机车车辆、动车组上。TCN标准定义了两种用于列车车载数据通信的现场总线：绞线式列车总线(简称WTB总线)和多功能列车总线(简称MVB总线)。MVB总线是快速的过程控制优化的总线，能提供最佳的响应速度，MVB总线被设计用于连接车辆内部的设备，或固定编组的列车组中各车辆之间的设备，其节点功能较为简单，实时性较强。WTB总线被设计用于实现频繁编组的列车组中的各车辆间的互连，具有自动适应列车编组的能力，它能对经常改变编组的铁路列车、地铁列车和城市轨道交通车辆的控制、安全、运营和维护提供关键的数据通信支持。TCN标准规定的MVB总线特点如表1所示。
列车控制装置既实现MVB过程数据功能、消息数据功能、监视数据功能和网络管理功能，也完成列车中央处理功能，实现列车牵引\制动控制、定速控制、逻辑控制和故障数据记录功能。
随着国外先进的TCN网络控制技术引进我国，从上世纪90年代开始，国内新型号的列车也开始采用TCN网络控制技术。但是我国自主研发的TCN通信网络技术一直处于落后阶段，TCN网络控制系统的关键设备也一直依赖进口。基于ARM9核微处理器的列车控制装置的研制成功，标志着MVB网络技术已经处于国内领先水平，使我国的列车网络控制技术上了一个新台阶。
表1MVB总线的主要特点
  特性   多功能车辆总线MVB
  总线结构   固定结构和设备地址
  总线介质   基于RS485的双绞线(20m，32个设备)
  变压器耦合的双绞屏蔽线(200m，32个设备)带星耦器的光纤(2000m，2个设备)
  物理冗余   双份物理介质
  信号形式   有分界符的曼彻斯特码
  信号数据速度   1.5Mbit/s
  地址区间   过程数据(逻辑地址)和消息数据(物理地址)都为12位地址
  物理地址   点对点和广播
  有效的帧长度   固定为16，32，64，128或256位
  完整性   IEC60870校验序列及帧长度检查
  介质分配   由一个总线主分配
  主权转移   通过令牌传递总线管理器成为总线主
  总线主冗余   自动的主权转移，由令牌传递进行冗余校验
  链路层服务   过程数据  周期性数据  按源寻址广播的数据集消息数据  偶发性数据  点对点或广播数据报文监视数据  周期性数据/偶发性数据  总线管理的数据
发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型的列车控制装置，主要应用于铁路列车、地铁列车和城市轨道行业的MVB网络控制系统中，作为系统的中央处理单元。它既具有MVB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，完成MVB四类设备功能，也具有列车牵引\制动控制、定速控制、逻辑控制和故障数据记录功能，完成列车网络控制系统的中央控制功能。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种基于ARM9核微处理器的列车控制装置，其特征在于包括核心处理器、外围配置电路和总线接口电路。其结构示意图如图1所示。核心处理器负责系统的中央处理功能；外围配置电路为核心处理器提供程序运行存贮空间、工作电压和实时时间基准；总线接口电路为核心处理器提供MVB、以太网、USB、CAN、RS232和RS485总线接口。
所述的核心处理器为32位ARM9处理器，具有高速处理功能。核心处理器作为装置的核心处理部分，内嵌MVB协议栈，完成MVB总线应用层、会话层、传送层和网络层功能；内嵌以太网控制器，完成以太网应用层、会话层、表示层、传送层、网络层、和链路层功能；内嵌USB主控制器，完成USB应用层、链路层功能；内嵌CAN驱动程序，完成CAN应用层功能；内嵌RS232、RS485控制器，具有RS232、RS485通讯能力。
所述的外围配置电路包括实时时钟电路、FLASH器件、SDRAM器件和电源管理电路。实时时钟电路提供准确的时间基准；FLASH器件提供程序存贮空间；SDRAM器件提供程序运行空间；电源管理电路提供芯片所需的工作电压和核心电压。
所述的总线接口电路包括RAM、MVBC协议控制器、MVB桥电路、以太网物理收发器、USB主接口、FPGA、CAN协议控制器、CAN收发器、RS232收发器和RS485收发器。核心处理器利用RAM与MVBC协议控制器进行数据通信，并通过MVB桥电路与MVB总线进行数据传输；它也利用FPGA与CAN协议控制器进行数据通信，并通过CAN收发器与CAN总线进行数据传输；同时配置了以太网物理收发器、USB主接口、RS232收发器和RS485收发器，具有以太网、USB、RS232和RS485通信接口。
其中，核心处理器和MVBC协议控制器同时访问RAM，通过控制信号来解决争用冲突问题，在双方争用同一地址单元时，其片内硬件电路可根据两边的地址、片选以及读写信号到达先后顺序来裁决哪方有使用权，避免因此而产生的读写错误。核心处理器通过数据线和地址线并行访问FPGA，经过逻辑和时序调整，转化为数据线和地址线分时复用访问方式来与CAN协议控制器进行数据通信。
所述的装置上还嵌入了系统软件、工程应用软件和MVB网络诊断软件。其中所述的系统软件包括单元所使用的操作系统、板级支持包、MVB协议栈和驱动软件包；工程应用软件是面向应用程序开发的软件，简称为OpenPCS软件，支持IEC61131-3标准所规定的所有功能；MVB网络诊断软件是MVB网络系统的诊断分析软件，主要完成IEC61375标准规定的MVB总线管理功能，用于诊断和分析MVB网络运行情况。
其中MVB协议栈是系统软件的核心软件，其结构示意图如图2所示。用户过程数据发送任务通过应用层调用过程链路层服务程序，把应用数据报文转化成链路报文帧，并传送到物理总线上，而用户过程数据接收任务的过程相反；用户监视任务通过应用层调用监视链路层服务程序，通过不同的功能需求激活不同的链路服务，并将监视报文帧传送到物理总线上；用户消息数据是在呼叫方和应答方建立连接后，进行数据包传输。其呼叫和应答过程如下：用户应用消息通过呼叫任务调用应用层接口，进行各种配置和表操作，再在会话层和传送层接口中构造TCB块的内容、网络地址，然后在网络层中进行查表操作，得到网络地址到链路地址的映射，并调用网络层和链路层的接口函数，最后在链路层加入链路头，将消息放入协议控制器的发送队列中，并发送到物理总线。用户应用消息的应答处理过程相反。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型符合IEC61375，具有较高的设计水平，它提高了工程化水平，降低了工程开发成本，缩短了工程周期，其性能在国内处于领先水平。
(2)本实用新型通过了TCN网络产品例行试验项目，完成与国外MVB产品的一致性测试。
(3)本实用新型提供了USB接口，方便列车维护人员下载行车日志，符合国际列车运营操作规范。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的MVB协议栈结构示意图。
图1是本实用新型的摘要附图。
图中：1、核心处理器，2、外围配置电路，3、总线接口电路。
具体实施方式
如图1所示的一种基于ARM9核微处理器的列车控制装置，包括核心处理器1、外围配置电路2和总线接口电路3。
所述的核心处理器是以32位ARM9处理器为核心的。其中ARM9处理器选用Atmel公司的32位处理器AT91SAM9260，它内嵌ARM926EJ-S核，带8K字节指令和8K字节数据的高速缓存。它工作频率为180Mhz，处理速度为200MIPS。它不仅具有扩展总线接口EBI、SDRAM控制器和静态内存(包括NAND Flash和CompactFlash)，还有广泛的外围配置，包括USB全速HOST与Device接口，一个10/100M Base T以太网MAC，同步串行控制器(SSC)，USARTS，主/从串行外围接口(SPI)，一个三通道16bit定时控制器(TC)，两个两线接口(TWI)，和四个10-bit ADC，三个32-bit并行I/O控制器。因为上述的外围配置是通过DMA方式访问的，所以具有对片内/外的内存最大访问速度。
所述的外围配置电路包括实时时钟电路、FLASH器件、SDRAM器件和电源管理电路。实时时钟电路选用DALLAS公司的DS1629芯片，与核心处理器通过I2C总线进行通信，提供万年历时间；FLASH器件选用AMD公司的AM29LV160芯片，为核心处理器提供系统程序和应用程序的存贮介质；SDRAM器件选用MT48LC4M16A2芯片，为核心处理器提供所有程序的运行空间；电源管理电路选用TPS75233和TPS75225芯片，分别为核心处理器提供3.3V工作电压和2.5V内核电压。
所述的总线接口电路包括RAM、MVBC协议控制器、MVB桥电路、以太网物理收发器、USB主接口、FPGA、CAN协议控制器、CAN收发器、RS232收发器和RS485收发器。RAM选用BS62LV4006器件，用来存贮核心处理器与MVBC协议控制器相互交换的通信数据；MVBC协议控制器选用Siemens公司的MVBCS1芯片，具有MVB四类设备功能MVB桥电路是以RS485协议控制器和光耦隔离器件为核心的，选用MAX3088和6N137芯片，具有RS485差分信号收发及电气隔离功能；CAN协议控制器，选用Philips公司的SJA1000芯片，支持CAN2.0A和CAN2.0B规范；CAN收发器选用82C250芯片，具有增强CAN总线驱动功能；FPGA选用Xilinx公司的Spartan2-100芯片，用来处理核心处理器和CAN协议控制器之间的访问时序；以太网物理收发器选用LXT971ALE器件，提供MAC物理介质；USB主接口为标准的U盘双层物理接口；RS232收发器和RS485收发器分别选用MAX232和MAX3088。以上的总线接口电路为核心处理器提供了MVB、以太网、USB、CAN、RS232和RS485总线接口。
本实用新型上运行系统软件、工程应用软件和MVB网络诊断软件。
系统软件包括单元所使用的操作系统、板级支持包、MVB协议栈和驱动软件包。板级支持包由汇编语言编写，操作系统、MVB协议栈和驱动软件包由ANSI C语言编写完成。
工程应用软件主要包括OpenPCS软件。OpenPCS软件是单元的应用开发软件，支持以下6种编程语言：IL指令表、ST结构化文本、LD梯形图、FBD功能块图、SFC顺序功能图和CFC连续功能表，它由Visual C++语言编写完成。
MVB网络诊断软件是MVB网络系统的诊断分析软件，主要完成如下功能：配置和诊断分析MVB总线管理器、功能索引、端口配置、链路描述符、站索引等，完成MVB链路服务、变量服务和时钟服务等，它是由C++Builder语言编写完成。

Claims (1)

1.一种基于ARM9核微处理器的列车控制装置，其特征在于包括由32位ARM9处理器并内嵌以太网、USB、RS232和/或RS485控制器构成的核心处理器(1)、由实时时钟电路、FLASH器件、SDRAM器件和电源管理电路构成的外围配置电路(2)和由RAM、MVBC协议控制器、MVB桥电路、以太网物理收发器、USB主接口、FPGA、CAN协议控制器、CAN收发器、RS232收发器和RS485收发器构成的总线接口电路(3)，其中所述的核心处理器(1)负责系统的中央处理功能；外围配置电路(2)为核心处理器提供程序运行存贮空间、工作电压和实时时间基准；总线接口电路(3)为核心处理器(1)提供MVB、以太网、USB、CAN、RS232和RS485总线接口；所述列车控制装置不仅完成MVB四类设备功能，还完成列车牵引\制动控制、定速控制、逻辑控制和故障数据记录功能。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011063635A1 (zh) * 2009-11-24 2011-06-03 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 车辆数据记录装置
CN102497290A (zh) * 2011-11-16 2012-06-13 北京交通大学 一种mvb网络的数据检测设备及方法
CN102495626A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 青岛四方车辆研究所有限公司 列车网络设备自动试验台
CN102929178A (zh) * 2012-11-10 2013-02-13 大连东方电器制造有限公司 一种故障记录分析装置
CN103513596A (zh) * 2013-08-29 2014-01-15 清华大学 基于arm的mvb总线管理功能实现系统
CN105835906A (zh) * 2016-05-31 2016-08-10 中国铁道科学研究院 一种列车网络系统显示设备及列车网络系统信息显示方法
CN106549804A (zh) * 2016-11-02 2017-03-29 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于背板实现mvb配置与通信的方法及系统
CN111884895A (zh) * 2020-07-14 2020-11-03 中车大连电力牵引研发中心有限公司 一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置及其使用方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011063635A1 (zh) * 2009-11-24 2011-06-03 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 车辆数据记录装置
CN102497290A (zh) * 2011-11-16 2012-06-13 北京交通大学 一种mvb网络的数据检测设备及方法
CN102495626A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 青岛四方车辆研究所有限公司 列车网络设备自动试验台
CN102929178A (zh) * 2012-11-10 2013-02-13 大连东方电器制造有限公司 一种故障记录分析装置
CN103513596A (zh) * 2013-08-29 2014-01-15 清华大学 基于arm的mvb总线管理功能实现系统
CN103513596B (zh) * 2013-08-29 2015-12-09 清华大学 基于arm的mvb总线管理功能实现系统
CN105835906A (zh) * 2016-05-31 2016-08-10 中国铁道科学研究院 一种列车网络系统显示设备及列车网络系统信息显示方法
CN105835906B (zh) * 2016-05-31 2018-02-09 中国铁道科学研究院 一种列车网络系统显示设备及列车网络系统信息显示方法
CN106549804A (zh) * 2016-11-02 2017-03-29 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于背板实现mvb配置与通信的方法及系统
CN106549804B (zh) * 2016-11-02 2019-08-16 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于背板实现mvb配置与通信的方法及系统
CN111884895A (zh) * 2020-07-14 2020-11-03 中车大连电力牵引研发中心有限公司 一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置及其使用方法

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