專利名稱：一種用于機車的canopen數據記錄單元及其工作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于CAN0PEN網絡技術的機車車輛的網絡控制裝置，尤其涉及一 種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元及其工作方法。
背景技術：
CAN0PEN網絡是一種專門為機車車輛總線設計的網絡，目前已成為一種在國外和 國內大量使用的高可靠性現場總線網絡，是IEC61375-3標準的一個重要組成部分，但由于 專業性強，對外接口還不是特別方便。數據記錄儀是目前機車車輛上逐漸廣泛應用的一個數據存儲設備，一般放置在司 機室內，方便維護人員對數據進行下載和分析。當車輛回庫后，維護人員可以下載存儲在數 據記錄儀上的故障以及車輛運行的文件，并借助相關的上位機分析軟件進行對整車的運行 情況做相關的判斷和分析。雖然各個廠家生產的數據記錄單元結構不一樣，但都遵循方便安裝和維護、方便 下載數據進行分析的原則。不過，由于機車車輛的特殊應用性，很多的核心技術被國外壟 斷，導致國外的數據記錄儀價格十分昂貴。而且，國外的數據記錄儀結構和功能上均不能完 全滿足用戶需求，很多用戶的需求很多，需要記錄單元的可擴展性能，需要對數據記錄單元 接口進行更改，可國外廠家從來不滿足用戶的需求。因此，發明一種價格低、實用性強，功能 完善的機車車輛用數據記錄單元十分必要。
發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種價格低、實用性強的用于機 車的CAN0PEN數據記錄單元及其工作方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元，包括CAN0PEN協議控制器、CAN0PEN總線 收發器和CAN0PEN光電隔離器，所述的CAN0PEN協議控制器通過內部總線依次與CAN0PEN 總線收發器、CAN0PEN光電隔離器和CAN0PEN總線雙向連接；所述的CAN0PEN協議控制器 還通過內部總線依次與高速單片機、PC104總線接口雙向連接，所述的PC104總線接口與 PC104 X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接，所述的PC104 X86接口卡的PC104 輸出端與數據存儲單元的輸入端連接；所述的高速單片機是C8051F040處理器，所述的 PC104X86 接 口卡是 x86 的 PC104 CPU 板卡。本發明所述的CAN0PEN協議控制器包括SJA1000芯片。一種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元的工作方法，包括以下步驟A.CAN0PEN總線收發器將CAN0PEN協議控制器送來的數字信號轉換成曼徹斯特信 號，經CAN0PEN光電隔離器送出，或者將CAN0PEN光電隔離器送來的曼徹斯特網絡信號解碼 為數字信號，送入CAN0PEN協議控制器；B、CAN0PEN協議控制器將高速單片機要傳輸的變量MPC或消息MSG打包成CAN0PEN網絡協議規定的數據流送到CAN0PEN總線收發器或者將CAN0PEN總線收發器送來 的信號解析成標準數據并存儲起來；C、高速單片機負責控制CAN0PEN協議控制器的工作時序和PC104數據流的生成， 并負責電壓監視、軟件狗和/或工作電源的控制；D、PC104總線接口是PC104總線的對外接口電路，它將外總線信號解調成PC104總 線的數據流，將數據傳送給高速單片機進行數據處理，并將其生成的PC104信號送到PC104 總線接口生成符合PC104總線通訊的信號與PC104X86接口卡通信，PC104X86接口卡將數 據處理后交由數據存儲單元進行存儲和記錄。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、由于本發明采用的PC104通訊方式是目前應用廣泛的通訊方式之一，具有接口 簡單、價格低廉、調試方便、性能可靠、而且在通信速率上完全和CAN0PEN網絡匹配等優點。 特別是在機車車輛、電廠等領域，具有數據記錄的實時性高、響應時間快等特點，將PC104 總線與CAN0PEN總線技術結合起來，將專用的CAN0PEN數據流變換為通用的PC104總線數 據。PC104X86接口卡在工業控制領域被廣泛應用，其擴展性能強，對數據存儲單元的擴展十 分方便，而且也支持鍵盤、顯示屏和鼠標等接口的接入，方便了系統的調試。本發明將機車 車輛領域專用的CAN0PEN總線機制和有著廣泛應用基礎的PC104X86接口卡以及相關的數 據存儲單元相結合，創造出了 一種新型的基于CAN0PEN接口的數據記錄單元，對于實現機 車車輛的數據記錄單元的推廣具有十分重要的意義，具有可靠性、靈活性、通用性、成本低 等優點。2、由于本發明采用的PC104X86接口卡具有很強的擴展性能，可根據客戶的不同 需求進行數據記錄單元的功能擴展，具體可以實現的功能包括第一，可以根據用戶的數據 通信的數據量特點進行數據存儲單元的容量擴展；第二，可以根據用戶對數據存儲的安全 性能等級要求進行對存儲部分的加固；第三，可以根據用戶對某些特殊數據的采集要求進 行數據采集卡的擴展，比如客戶需要采集2路數字輸入量，數據記錄單元可以根據客戶的 需求擴展數字量輸入的采集接口卡。如果客戶需要2路的速度信號采集和記錄，數據記錄 單元可以根據客戶的需求擴展模擬量的采集接口卡。本發明所需要實現的功能成為機車系 統的一個部分，使對機車領域不熟悉不具備CAN0PEN總線研發能力的廠商，能將自己的產 品快速的推向鐵路市場。所以本發明非常適合于機車車輛的應用領域中廣泛推廣。
本發明僅有附圖1張，其中圖1為用于機車的CAN0PEN數據記錄單元的結構原理圖。圖中1、高速單片機，2、CAN0PEN協議控制器，3、CAN0PEN總線收發器，4、CAN0PEN 光電隔離器，5、PC104總線接口，6、PC104X86接口卡，7、數據存儲單元。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步地描述。如圖1所示，一種用于機車的CAN0PEN 數據記錄單元，包括CAN0PEN協議控制器2、CAN0PEN總線收發器3和CAN0PEN光電隔離器 4，所述的CAN0PEN協議控制器2通過內部總線依次與CAN0PEN總線收發器3、CAN0PEN光電隔離器4和CAN0PEN總線雙向連接；所述的CAN0PEN協議控制器2還通過內部總線依次與 高速單片機1、PC104總線接口 5雙向連接，所述的PC104總線接口 5與PC104 X86接口卡 的PC104總線通過內部總線雙向連接，所述的PC104 X86接口卡的PC104輸出端與數據存 儲單元7的輸入端連接；所述的高速單片機1是C8051F040處理器，所述的PC104X86接口 卡6是x86的PC104 CPU板卡。所述的CAN0PEN協議控制器包括SJA1000芯片。一種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元的工作方法，包括以下步驟A.CAN0PEN總線收發器3將CAN0PEN協議控制器2送來的數字信號轉換成曼徹斯 特信號，經CAN0PEN光電隔離器4送出，或者將CAN0PEN光電隔離器4送來的曼徹斯特網絡 信號解碼為數字信號，送入CAN0PEN協議控制器2 ；B、CAN0PEN協議控制器2將高速單片機1要傳輸的變量MPC或消息MSG打包成 CAN0PEN網絡協議規定的數據流送到CAN0PEN總線收發器3或者將CAN0PEN總線收發器3 送來的信號解析成標準數據并存儲起來；C、高速單片機1負責控制CAN0PEN協議控制器2的工作時序和PC104數據流的生 成，并負責電壓監視、軟件狗和/或工作電源的控制；D、PC104總線接口 5是PC104總線的對外接口電路，它將外總線信號解調成PC104 總線的數據流，將數據傳送給高速單片機1進行數據處理，并將其生成的PC104信號送到 PC104總線接口 5生成符合PC104總線通訊的信號與PC104X86接口卡6通信，PC104X86接 口卡6將數據處理后交由數據存儲單元7進行存儲和記錄。下面對本發明的工作方法作進一步地說明PC104總線接口 5通過內部總線連接到高速單片機1上，完成高速單片機1同 PC104總線上各設備的通信，CAN0PEN總線收發器3的結構由單元功能電路組成，它將 CAN0PEN協議控制器2送來的數字信號轉換成曼徹斯特信號，經CAN0PEN光電隔離器4送 出，或者將CAN0PEN光電隔離器4送來的曼徹斯特網絡信號解碼為數字信號，送入CAN0PEN 協議控制器2中。CAN0PEN協議控制器2負責將高速單片機1要傳輸的變量MPC或消息MSG 打包成CAN0PEN網絡協議規定的數據流送到CAN0PEN總線收發器4或者將CAN0PEN總線收 發器4送來的信號解析成標準數據并存入自身的緩存區，隨之引發中斷請求信號，以供高 速單片機1讀取。高速單片機1負責控制CAN0PEN協議控制器2的工作時序和PC104數據 流的生成，以及電壓監視、軟件狗和/或工作電源的控制。PC104總線接口 5是PC104總線 與PC104X86接口卡的接口電路，它將外CAN0PEN總線信號解調成PC104控制器的數據流， 供PC104X86接口卡6和數據存儲單元7進行處理并進行相關的數據記錄。CAN0PEN總線收 發器3和CAN0PEN光電隔離器4為兩組，其中一組作為冗余接口連接到CAN0PEN冗余總線 上。所述的各模塊間通過內部總線雙向通信。目前，所有的地鐵輕軌以及機車車輛均有數據記錄單元，但是，由于CAN0PEN總線 的專用性，很多廠家不能提供具有CAN0PEN接口的數據記錄單元，而且該項技術被國外一 直壟斷，本發明基于自主研制的技術，將機車車輛專用的總線技術與工業控制領域的專用 技術相互結合，研制出的機車車輛專用的CAN0PEN數據記錄單元具有廣泛的推廣應用價值。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種用于機車的CANOPEN數據記錄單元，包括CANOPEN協議控制器(2)、CANOPEN總線收發器(3)和CANOPEN光電隔離器(4)，所述的CANOPEN協議控制器(2)通過內部總線依次與CANOPEN總線收發器(3)、CANOPEN光電隔離器(4)和CANOPEN總線雙向連接；其特征在于所述的CANOPEN協議控制器(2)還通過內部總線依次與高速單片機(1)、PC104總線接口(5)雙向連接，所述的PC104總線接口(5)與PC104 X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接，所述的PC104 X86接口卡的PC104輸出端與數據存儲單元(7)的輸入端連接；所述的高速單片機(1)是C8051F040處理器，所述的PC104X86接口卡(6)是x86的PC104 CPU板卡。
2.根據權利要求1所述的一種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元，其特征在于所述 的CAN0PEN協議控制器包括SJA1000芯片。
3.一種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元的工作方法，其特征在于包括以下步驟A、CAN0PEN總線收發器(3)將CAN0PEN協議控制器⑵送來的數字信號轉換成曼徹斯 特信號，經CAN0PEN光電隔離器(4)送出，或者將CAN0PEN光電隔離器(4)送來的曼徹斯特 網絡信號解碼為數字信號，送入CAN0PEN協議控制器(2)；B、CAN0PEN協議控制器(2)將高速單片機(1)要傳輸的變量MPC或消息MSG打包成 CAN0PEN網絡協議規定的數據流送到CAN0PEN總線收發器(3)或者將CAN0PEN總線收發器 (3)送來的信號解析成標準數據并存儲起來；C、高速單片機(1)負責控制CAN0PEN協議控制器(2)的工作時序和PC104數據流的生 成，并負責電壓監視、軟件狗和/或工作電源的控制；D、PC104總線接口(5)是PC104總線的對外接口電路，它將外總線信號解調成PC104 總線的數據流，將數據傳送給高速單片機(1)進行數據處理，并將其生成的PC104信號送到 PC104總線接口(5)生成符合PC104總線通訊的信號與PC104X86接口卡(6)通信，PC104X86 接口卡(6)將數據處理后交由數據存儲單元(7)進行存儲和記錄。
全文摘要
本發明公開了一種用于機車的CANOPEN數據記錄單元及其工作方法，所述的記錄單元包括CANOPEN協議控制器、CANOPEN總線收發器和CANOPEN光電隔離器，CANOPEN協議控制器通過內部總線依次與高速單片機、PC104總線接口雙向連接，PC104總線接口與PC104 X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接，PC104 X86接口卡的PC104輸出端與數據存儲單元的輸入端連接。本發明的高速單片機負責控制CANOPEN協議控制器的工作時序和PC104數據流的生成，PC104X86接口卡將數據處理后交由數據存儲單元進行存儲和記錄。本發明具有可靠性、靈活性、通用性和成本低等優點。
文檔編號G05B19/418GK101976069SQ20101029113
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者吳濤, 張巖峰, 張永軍 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心