CN204089864U - 一种用于连接mvb总线和can总线的网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：用于连接CAN总线、且将CAN数据帧和MVB数据帧相互转换的CPU板卡，用于连接MVB总线的MVB网卡和接口前面板；CPU板卡和MVB网卡通过总线双向连接，且二者分别固定在接口前面板上。本实用新型利用了现有的MVB和CAN网络系统，因此降低了应用成本。因此，本实用新型可以广泛用于铁路行业和相关的工业现场总线网络控制领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于不同网络之间的数据转换装置，特别是关于一种用于连接MVB总线(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)和CAN总线(Controller Area Network，控制器局域网络)的网关。
背景技术
目前，随着计算机网络、通信等新技术不断地应用到工业控制系统中，传统的工业控制领域正经历一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展，形成了新的控制网络。
现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备与控制装置之间实行的双向、串行、多节点数字通信的技术。随着技术不断的发展和内容不断的丰富，现场总线不单单只是通信标准和通信技术，现如今已被称为网络系统与控制网络。其中，MVB总线网络就是一种在国内外大量使用的现场总线网络，具有突出的实时性、同步性、冗余性和可靠性。同样，CAN总线也是一种普遍应用的工业现场总线，同时作为一种多点差分数据传输的电气规范，已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一，这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点的双向通信，具有接口简单、数据传输速率快、可靠性高、价格低等优点。
随着总线技术的不断发展，必然需要解决不同总线之间的互联问题，采用网关(Gateway，又称网间连接器、协议转换器)可以迅速解决不同通信接口的设备互联问题，实现不同总线的互联互通。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种实现MVB和CAN互联互通用于连接MVB总线和CAN总线的网关。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：用于连接CAN总线、且将CAN数据帧和MVB数据帧相互转换的CPU板卡，用于连接MVB总线的MVB网卡和接口前面板；所述CPU板卡和MVB网卡通过总线双向连接，且二者分别固定在所述接口前面板上。
所述总线采用PC/104总线。
所述CPU板卡包括STM32F207ZGT6主控制器、第一PC/104接口、以太网接口、RS232接口、I/O接口、CAN总线物理接口、JTAG接口、FLASH扩展、RAM扩展和背板接口；所述STM32F207ZGT6主控制器通过内部总线分别与所述第一PC/104接口、以太网接口、RS232接口、I/O接口、CAN总线物理接口、JTAG接口、FLASH扩展、RAM扩展和背板接口相连；所述CAN总线物理接口与CAN总线相连。
所述MVB网卡包括PLD控制器、第二PC/104接口、ISP接口、MVB接口、Flash存储器和Traffic存储器；所述PLD控制器通过内部总线分别与所述第二PC/104接口、ISP接口、MVB接口、Flash存储器和Traffic存储器连接，双向通信；所述MVB接口与MVB总线相连。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型中的CPU板卡中STM32F207ZGT6主控制器实时地将CAN数据打包成符合要求的格式送入MVB网络控制器，或将MVB数据解包后送入CAN网络，从而实现了MVB和CAN的互联互通。2、本实用新型所有部件均采用工业级芯片，且STM32F207ZGT6主控制器移植了实时操作系统，实现多任务调度和内存管理功能。3、本实用新型采用标准PC/104结构，可以将MVB网卡换成具有PC/104接口的其它通信网卡，实现CAN总线与其它总线的互联互通，因此提高了产品的灵活性和通用性。4、本实用新型采用RS232接口，可以通过串口测试产品功能，采用JTAG(Joint TestAction Group，联合测试行为组织)接口，可以调试产品功能，因此方便产品的功能维护。5、本实用新型利用了现有的MVB和CAN网络系统，因此降低了应用成本。鉴于以上理由，本实用新型可以广泛用于铁路行业和相关的工业现场总线网络控制领域。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的接口前面板示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型它包括用于连接CAN总线、且将CAN数据帧和MVB数据帧相互转换的CPU板卡1、用于连接MVB总线的MVB网卡2和接口前面板；CPU板卡1和MVB网卡2之间通过PC/104总线双向连接，并且二者分别通过螺钉和PCB连接件固定于接口前面板上，整合成一个整体设备。
CPU板卡1包括STM32F207ZGT6主控制器3、第一PC/104接口4、以太网接口5、RS232接口6、I/O接口7、CAN总线物理接口8、JTAG接口9、FLASH扩展10、RAM扩展11和背板接口12。
其中，STM32F207ZGT6主控制器3通过内部总线分别与第一PC/104接口4、以太网接口5、RS232接口6、I/O接口7、CAN总线物理接口8、JTAG接口9、FLASH扩展10、RAM扩展11和背板接口12相连，实现双向通信；STM32F207ZGT6主控制器3内置CAN控制器实现CAN数据的打包或解析，还内置以太网控制器形成以太网通讯。CAN总线物理接口8通过连接件与CAN总线相连。第一PC/104接口4用于通过连接PC/104总线，实现与其他带有PC/104接口设备的互联；通过第一PC/104接口4与MVB网卡2互联，来处理外部MVB总线设备上的数据流。以太网接口5实现于物理层，具有物理层功能，提供数据链路层标准的接口，与STM32F207ZGT6主控制器3内嵌以太网控制器相连接，形成以太网通讯，以太网接口5支持10M/100M两种通讯模式，用于应用功能下载、网络通讯等。RS232接口6提供目标板与上位机之间的串口通讯服务和调试功能。I/O接口7提供GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)功能扩展，实现各种指示灯驱动，及编码开关输入。CAN总线物理接口8包括CAN收发器件、隔离电路和保护电路，与STM32F207ZGT6主控制器3内嵌的CAN控制器相连接，实现CAN数据通信。JTAG接口9提供CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)调试下载，对FLASH(Flash EEPROM Memory，闪存)进行读写，用CPLD实现PC/104总线的控制时序和控制逻辑转换功能。FLASH扩展10用于存放内核映像、根文件系统和用户应用功能等。RAM扩展11用于为上电后的本实用新型运行和数据存储提供空间。背板接口12从外部设备背板上获得电源，为CPU板卡1和MVB网卡2统一供电。上述以太网接口5、RS232接口6、I/O接口7、JTAG接口9、FLASH扩展10、RAM扩展11和背板接口12为常规接口或设置，故不再详述。
上述实施例中，STM32F207ZGT6主控制器3优选采用内核，是一种高性能低功耗处理器，通讯接口比较丰富，最高主频120MHz。
MVB网卡2包括PLD控制器13、第二PC/104接口14、ISP接口15、MVB接口16、Flash存储器17和Traffic存储器18。MVB网卡2负责MVB总线设备数据采集及传输，可实现介质冗余双通道传输；终端阻抗120欧姆；通信速率1Mbits/s。
其中，PLD(Programmable Logic Device，可编程逻辑器件)控制器13通过内部总线分别与第二PC/104接口14、ISP接口15、MVB接口16、Flash存储器17和Traffic存储器18连接，实现双向通信；MVB接口16通过连接件与MVB总线相连；PLD控制器13用于将STM32F207ZGT6主控制器3要传送的变量或消息打包成MVB网络协议规定的数据流送到MVB接口16或者将MVB接口16送来的信号解析成标准数据供STM32F207ZGT6主控制器3读取。上述ISP接口15、Flash存储器17和Traffic存储器18为MVB网卡的常规接口或设置，故不再详述。
如图2所示，接口前面板包括2个MVB接口、1个CAN接口、1个RS232串口、1个以太网接口用于与外部设备连接、6个LED状态指示灯用于监视网关运行状态、若干螺钉和PCB连接件用于固定机箱、板卡和助拔器。由于接口前面板为本领域中网关的常规配备，故不再详述。
本实用新型工作时：CAN总线上设备发送来的CAN数据帧经过CAN总线物理接口8接收，并传送给STM32F207ZGT6主控制器3；经过STM32F207ZGT6主控制器3自带的CAN控制器解析成标准数据，并通过第一PC/104接口4、PC/104总线和第二PC/104接口14传送给PLD控制器13；PLD控制器13将接收到的数据打包成MVB网络协议规定的数据流，并经由MVB接口16发送，供MVB总线上的外部设备使用数据。同理，MVB总线上设备发送来的MVB数据通过MVB接口16接收，并传送给PLD控制器13；经过PLD控制器13解析成标准数据，并通过第二PC/104接口14、PC/104总线和第一PC/104接口4传送给STM32F207ZGT6主控制器3；STM32F207ZGT6主控器3内部自带的CAN总线控制器将接收到的数据打包成CAN协议的数据帧，并经由CAN总线物理接口8发送，供外部CAN总线上的设备使用数据。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：用于连接CAN总线、且将CAN数据帧和MVB数据帧相互转换的CPU板卡，用于连接MVB总线的MVB网卡和接口前面板；所述CPU板卡和MVB网卡通过总线双向连接，且二者分别固定在所述接口前面板上。
2.如权利要求1所述的一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：所述总线采用PC/104总线。
3.如权利要求1所述的一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：所述CPU板卡包括STM32F207ZGT6主控制器、第一PC/104接口、以太网接口、RS232接口、I/O接口、CAN总线物理接口、JTAG接口、FLASH扩展、RAM扩展和背板接口；所述STM32F207ZGT6主控制器通过内部总线分别与所述第一PC/104接口、以太网接口、RS232接口、I/O接口、CAN总线物理接口、JTAG接口、FLASH扩展、RAM扩展和背板接口相连；所述CAN总线物理接口与CAN总线相连。
4.如权利要求2所述的一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：所述CPU板卡包括STM32F207ZGT6主控制器、第一PC/104接口、以太网接口、RS232接口、I/O接口、CAN总线物理接口、JTAG接口、FLASH扩展、RAM扩展和背板接口；所述STM32F207ZGT6主控制器通过内部总线分别与所述第一PC/104接口、以太网接口、RS232接口、I/O接口、CAN总线物理接口、JTAG接口、FLASH扩展、RAM扩展和背板接口相连；所述CAN总线物理接口与CAN总线相连。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于连接MVB总线和CAN总线的网关，其特征在于：所述MVB网卡包括PLD控制器、第二PC/104接口、ISP接口、MVB接口、Flash存储器和Traffic存储器；所述PLD控制器通过内部总线分别与所述第二PC/104接口、ISP接口、MVB接口、Flash存储器和Traffic存储器连接，双向通信；所述MVB接口与MVB总线相连。
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| CN110955162A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种机车及其多网络通信接口微机控制装置 |
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