專利名稱：網關設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業控制領域，特別是涉及一種網關設備。
背景技術：
目前，多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus，簡稱MVB)網絡與世界工廠 儀表協議(World Factory Instrumentation Protocol,簡稱WorldFIP)網絡，是應用于列 車上的兩種主流網絡。對MVB協議與WorldFIP協議進行相互轉換的網關設備，在列車網絡 控制中具有重要地位。該類網關設備中的MVB模塊和WorldFIP模塊，分別包括協議芯片和 對外接口電路兩個主要部件。其中，MVB模塊的對外接口電路是MVB模塊與MVB總線間傳 輸數據及控制指令的通道，包括電平控制轉換電路和接口保護電路；MVB模塊的協議芯片 將MVB信號解析后，送入網關設備的處理器進行協議轉換，使MVB信號轉換為WorldFIP信 號；處理器輸出的WorldFIP信號，接入WorldFIP模塊的協議芯片，再經WorldFIP模塊的 對外接口電路送入WorldFIP網絡。同理，WorldFIP模塊的對外接口電路是WorldFIP模塊 與WorldFIP總線間傳輸數據及控制指令的通道，包括電平控制轉換電路和接口保護電路； WorldFIP模塊的協議芯片將WorldFIP信號解析后，送入網關設備的處理器進行協議轉換， 使WorldFIP信號轉換為MVB信號；處理器輸出的MVB信號，接入MVB模塊的協議芯片，再經 MVB模塊的對外接口電路送入MVB網絡。 現有的MVB網絡與WorldFIP網絡之間的網關設備，將MVB模塊的協議芯片和對外 接口電路、WorldFIP模塊的協議芯片和對外接口電路、處理器以及供電單元，統一焊接在一 塊印刷電路板上。然而，這種單印刷電路板的網關設備，一旦印刷電路板上的線路出現故 障，整個網關設備則不能使用；并且，若焊接在印刷電路板上的某一芯片出現故障，需將該 芯片拆卸后重新焊接上新的芯片，因此該類網關設備不便于維護。另外，由于印刷電路板無 法實現功能擴展，因而無法為該類網關設備增加其它功能。
實用新型內容本實用新型提供一種網關設備，解決了 MVB網絡與WorldFIP網絡之間的網關設備 存在的維護困難、不便于擴展功能的問題，以提高網關設備的實用性。 本實用新型提供了一種，包括 —底板，底板上設置有PC104接口 ； 還包括至少一個MVB板、至少一個WorldFIP板和至少一個用于對來自MVB板的 MVB信號和來自WorldFIP板的WorldFIP信號進行協議轉換的CPU板，MVB板、WorldFIP板 和CPU板的正面、背面分別設有PC104接口 ； 底板、MVB板、WorldFIP板和CPU板，通過PC104接口連接并形成一體結構，PC104 接口包括數個插針和對應的數個插孔。 在上述方案基礎上，在網關設備的垂直空間受限時，為了在水平方向擴展新的功 能板，在底板上設有至少兩組PC104接口 ；且各組PC104接口中對應的引腳依次電連接。各組PC104接口的相應引腳依次連接，以使具有PC104接口的各功能板之間相互通信。 在上述方案基礎上，為了給本實用新型網關設備提供電源，在底板的背面還設有 電源接口 ，電源接口與底板上的PC104接口的電源引腳連接。 在上述方案基礎上，為使本實用新型網關設備便于接收MVB信號和WorldFIP信 號，本實用新型網關設備還包括設有MVB信號接口和WorldFIP信號接口的前面板；MVB 信號接口與MVB板連接；WorldFIP信號接口與WorldFIP板連接。其中，MVB信號接口和 WorldFIP信號接口為DB9型接口 。 在上述方案基礎上，為擴展本實用新型網關設備的應用范圍，CPU板上還設有以太 網接口和串行接口。 在上述方案基礎上，為使本實用新型網關設備安裝在符合6U標準的機箱內，上述 底板為標準6U底板。 在上述方案基礎上，為提高MVB信號接口和WorldFIP信號接口分別與MVB板、 WorldFIP板的連接有效性，MVB信號接口通過軟連線與MVB板連接；WorldFIP信號接口通 過軟連線與WorldFIP板連接。 本實用新型網關設備，將網關設備中MVB的相關模塊、WorldFIP的相關模塊和 CPU,分別集成在一塊具有PC104接口的電路板上，形成了 MVB板、WorldFIP板和CPU板。由 于，將網關設備的MVB板、WorldFIP板和CPU板及標準6U結構的底板，通過PC104接口連 接在一起，因此本實用新型網關設備，便于拆卸和安裝，易于擴展新的功能板塊，并且占用 空間小，適用于嵌入式控制系統。
圖1為本實用新型網關設備實施例一的正視圖；[0017]圖2為本實用新型網關設備實施例一的系統結構示意圖[0018]圖3為本實用新型網關設備實施例一的電源接口示意圖[0019]圖4為本實用新型網關設備實施例二的正視圖；[0020]圖5為本實用新型網關設備實施例二的前面板示意圖。[0021]附圖標記說明底板-11 ;MVB板-12 ;WorldFIP板-13 ;CPU板-14 ;第一PC104接口 -111 ;第二PC104接口 -112。
具體實施方式下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。 基于PC104接口的控制設備和通信設備的應用日益廣泛，PC104是一種工業計算 機總線標準，其信號定義和PC/AT基本一致，但電氣和機械規范卻完全不同。PC104總線控 制系統與普通PC總線控制系統的主要不同之處在于1、小尺寸結構，PC104模塊標準板卡 的機械尺寸是96X90mm，而傳統桌面PC機板卡尺寸為315mmX 122mm。 2、堆棧式連接，PC104 總線以"針"和"？L"形式層疊連接，即PC104總線是通過一個PC104接口上的針和另一個 PC104接口上的孔相互咬和連接而成。這種層疊封裝的總線結構不僅有極好的抗震性，而且具有靈活的可擴展性。技術人員可隨系統的需求，隨時更換或增加相應功能的板卡。3、 輕松總線驅動減少了元件數量和電源消耗，4mA總線驅動即可使模塊正常工作，每個模塊 1-2瓦能耗。 用于MVB網絡與WorldFIP網絡之間協議轉換的網關設備，是一種安裝在鐵路列車 上的嵌入式設備。利用PC104結構層疊封裝該類網關設備中的各種板卡和芯片，有利于減 小整個設備所占的空間，并且有利于增加擴展板卡。 本實用新型網關設備，主要用于MVB網絡與WorldFIP網絡之間的協議轉換。本實 用新型包括一底板、至少一個MVB板、至少一個WorldFIP板和至少一個CPU板。其中，MVB 板、WorldFIP板和CPU板，各自的數量可根據實際需求增加。 本實用新型將該網關設備中有關MVB模塊的芯片和電路集成在一起，形成符合 PC104標準的MVB板。將該網關設備中有關WorldFIP模塊的芯片和電路集成在一塊電路 板起，形成符合PC104標準的WorldFIP板。將該網關設備的CPU安裝在符合PC104標準的 電路板，形成CPU板。CPU板用于對來自MVB板的MVB信號和來自WorldFIP板的WorldFIP 信號進行協議轉換。 本實用新型網關設備包括一底板、至少一個MVB板、至少一個WorldFIP板和至少 一個CPU板。 底板的正面至少設有一個PC104接口。可根據底板空間需求，在底板上設置一個 或一個以上的PC104接口。 MVB板、WorldFIP板和CPU板的正面、背面分別設有PC104接口 ；底板、MVB板和 WorldFIP板以及CPU板，通過各自的PC104接口以任意方式連接，形成一體結構。 當底板的正面有一個PC104接口時，MVB板和WorldFIP板以及CPU板，以任意次 序通過PC104接口層疊連接在一起后，安裝在底板上的PC104接口上，形成一體結構。 當底板的正面設有一個以上的PC104接口時，MVB板和WorldFIP板以及CPU板， 可以任意方式通過PC104接口與底板連接。具體連接形式，可考慮底板的受力情況以使底 板受力平衡。例如，MVB板和WorldFIP板層疊連接在一起后，安裝在底板上的一個PC104 接口上，CPU板則安裝在底板的另一個PC104接口上。也可以將MVB板和WorldFIP板以及 CPU板層疊連接后，安裝在底板上的一個PC104接口上。 本實用新型網關設備，可根據機箱的具體空間情況和底板的受力均衡情況，在底 板上連接多個MVB板、多個WorldFIP板以及多個CPU板。 本實用新型網關設備，將網關設備中有關MVB的模塊、有關WorldFIP的模塊和 CPU,分別集成在一塊具有PC104接口的電路板上，形成了 MVB板、WorldFIP板和CPU板。 MVB板、由于，通過PC104接口將網關設備的MVB板、WorldFIP板和CPU板及底板連接在一 起，因此本實用新型網關設備，便于拆卸和安裝，易于擴展新的功能板塊，并且占用空間小， 適用于嵌入式控制系統。 實施例一 圖1為本實用新型網關設備實施例一的正視圖，如1圖所示，本實施例包括底板 11、一個MVB板12、一個WorldFIP板13和一個CPU板14。 底板ll的正面設有兩個PC104接口，分別為第一PC104接口 111和第二PC104接 口 112。具體可為，底板11的正面有兩個孔狀的PC104接口。在該情況下，底板11上兩個PC104接口的對應引腳依次電連接，以使兩個PC104接口上安裝的各功能板通過PC104總線 相連。 另外，底板11為標準6U底板，以使本實用型網關設備可裝設在6U結構的機箱內。
由于各功能板尺寸的限制，對于標準6U底板來說，最多能設有兩個PC104接口 。MVB板12、 WorldFIP板13和CPU板14的正面、背面分別設有PC104接口 。具體
可為，MVB板12、 WorldFIP板13和CPU板14的正面，分別設有孔狀的PC104接口 ，背面分
別設有針狀的PC104接口。 底板11、MVB板12和WorldFIP板13以及CPU板14，通過各自的PC104接口以任
意形式連接，形成一體結構。 具體連接方式可為，將MVB板12背面的針狀PC104接口插入底板11上的第一 PC104接口 111后，然后將WorldFIP板13背面的針狀PC104接口插入MVB板12正面上的 PC104接口。此時，底板11、MVB板12和WorldFIP板13已通過PC104接口連接成一體，再 將CPU板14背面的針狀PC104接口插入底板11上的第二PC104接口 112。由此，底板ll、 MVB板12和WorldFIP板13以及CPU板14通過各自的PC104接口連接成一體。 通過上述方式連接成一體后，若MVB板12板上的芯片出現故障，先將WorldFIP板 13背面的PC104接口 ，從MVB板12板正面的PC104接口中拔出；再將MVB板12板背面的 PC104接口 ，從底板11正面的第一 PC104接口中拔出；然后將WorldFIP板13與新的MVB板 12，通過PC104接口以任意次序與底板ll連接即可。 為使MVB板12、 WorldFIP板13和CPU板14及底板之間的連接更加穩固，可分別 在MVB板12、 WorldFIP板13和CPU板14的四角穿設一支撐柱。各銅柱的一端成針狀，另 一端成孔狀，各銅柱通過針和孔連接成一體。 圖2為本實用新型網關設備實施例一的系統結構圖，如圖2所示，在上述方案的基 礎上，底板ll的背面還設有電源接口。電源接口與底板上一個PC104接口的電源引腳連接 以為MVB板12、WorldFIP板13和CPU板14供電。電源接口可為48針插頭，電源接口具體 結構如圖3所示，圖3為本實用新型網關設備實施例一的電源接口示意圖。 如圖2所示，在上述方案的基礎上，本實用新型網關設備還包括前面板。前面板上 設有MVB信號接口和WorldFIP信號接口 。 MVB信號接口與MVB板連接，WorldFIP信號接口 與WorldFIP板連接。具體地，MVB信號接口、 WorldFIP信號接口可為DB9型接口。 MVB信 號接口通過軟連線與MVB板連接；WorldFIP信號接口通過軟連線與WorldFIP板連接。具 體地，軟連線為多芯信號線。 如圖2所示，在上述方案的基礎上，CPU板14上還設有以太網接口和串行接口 ，以 擴展網關設備的使用環境與功能，從而便于應用。 如圖2所示，MVB板12的對外接口電路通過MVB信號接口接收到來自MVB網絡的 MVB信號后，先經過協議解析，再通過PC104總線送入CPU板14進行協議轉換處理，以轉換 成WorldFIP信號。CPU板14通過PC104總線將WorldFIP信號送入WorldFIP板13，WorldFIP 板13再通過WorldFIP接口將WorldFIP信號發送到WorldFIP網絡。同理，WorldFIP板13 的對外接口電路通過WorldFIP信號接口接收到來自WorldFIP網絡的WorldFIP信號后，先 經過協議解析，再通過PC104總線送入CPU板14進行協議轉換處理，以轉換成MVB信號。 CPU板14通過PC104總線將MVB信號送入MVB板12， MVB板12再通過MVB接口將MVB信號發送到MVB網絡。 本實用新型網關設備，通過底板上的兩個PC104接口 ，將MVB板12、 WorldFIP板 13和CPU板14，以及底板連接成一體結構，便于拆卸、擴展。并且，還通過銅柱加固了 MVB 板12、 WorldFIP板13和CPU板14之間連接。此外，本實用新型網關設備還具有以太網接 口和串行接口 ，從而進一步擴展了本實用新型的功能。 實施例二 圖4為本實用新型網關設備實施例二的正視圖，如4圖所示，本實施例與實施例一 的主要區別在于，本實施例的底板11的正面設有一個PC104接口。由此，本實施例中，MVB 板12、WorldFIP板13和CPU板14，通過各自的PC104接口層疊連接成一體后，再與底板11 上的PC104接口連接。 具體地，WorldFIP板13背面的PC104接口插入CPU板正面的PC104接口與CPU
板連接后，將CPU板背面的PC 104接口插入MVB板正面的PC104接口 ，使WorldFIP板13、
CPU板14和MVB板12連接在一起。再將MVB板上12背面的PC4接口插入底板上的PC104
接口，從而使WorldFIP板13、 CPU板14和MVB板12及底板11連接并成一體結構。 本實施例的連接方式，適宜于水平空間有限、而垂直空間足夠的機箱。在機箱的水
平空間有限的情況下，需要插接多個功能板時，可采用本實施例中的連接方式。 圖5為本實用新型網關設備實施例二的前面板示意圖，如5圖所示，本實施例中的
前面板具有兩個MVB信號接口 、兩個WorldFIP信號接口 ， 一個RJ45信號接口和一個RJ232
信號接口 。由圖5可知，在本實用新型網關設備中，底板連接的MVB板，連接有兩個MVB信
號接口 ；同理，WorldFIP板連接有兩個WorldFIP信號接口 ， CPU板上連接有一個RJ45信號
接口和一個RJ232信號接口。 本實用新型網關設備，采用PC104接口使MVB板、WorldFIP板和CPU板層疊插接 在一個底板上。從而使本實用新型網關設備占用較小的水平空間并且本實用新型網關設備 維護方便，易于擴展新的功能板。 最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等 同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術 方案的精神和范圍。
權利要求一種網關設備，其特征在于，包括一底板，所述底板上設置有PC104接口；還包括至少一個MVB板、至少一個WorldFIP板和至少一個用于對來自所述MVB板的MVB信號和來自所述WorldFIP板的WorldFIP信號進行協議轉換的CPU板，所述MVB板、所述WorldFIP板和所述CPU板的正面、背面分別設有PC104接口；所述底板、所述MVB板、所述WorldFIP板和所述CPU板，通過所述PC104接口連接并形成一體結構，所述PC104接口包括數個插針和對應的數個插孔。
2. 根據權利要求1所述的網關設備，其特征在于，所述底板上設有至少兩組PC104接 口 ；且各組PC104接口中對應的引腳依次電連接。
3. 根據權利要求1或2所述的網關設備，其特征在于，所述底板的背面還設有電源接 口 ，所述電源接口與所述底板上的PC104接口的電源引腳連接。
4. 根據權利要求3所述的網關設備，其特征在于，還包括前面板，所述前面板上設有 MVB信號接口和WorldFIP信號接口 ；所述MVB信號接口與所述MVB板連接；所述WorldFIP 信號接口與所述WorldFIP板連接。
5. 根據權利要求4所述的網關設備，其特征在于，所述CPU板上還設有以太網接口和串 行接口。
6. 根據權利要求5所述的網關設備，其特征在于，所述底板為標準6U底板。
7. 根據權利要求4所述的網關設備，其特征在于，所述MVB信號接口、所述WorldFIP信 號接口分別為DB9型接口。
8. 根據權利要求4所述的網關設備，其特征在于，所述MVB信號接口通過軟連線與所述 MVB板連接；所述WorldFIP信號接口通過軟連線與所述WorldFIP板連接。
專利摘要本實用新型涉及一種網關設備，包括一底板，底板上設置有PC104接口；還包括至少一個MVB板、至少一個WorldFIP板和至少一個用于對來自MVB板的MVB信號和來自WorldFIP板的WorldFIP信號進行協議轉換的CPU板，MVB板、WorldFIP板和CPU板的正面、背面分別設有PC104接口；底板、MVB板、WorldFIP板和CPU板，通過PC104接口連接并形成一體結構，PC104接口包括數個插針和對應的數個插孔。本實用新型網關設備中各功能板，通過PC104接口層疊連接在一起，易于維護和擴展，適用于列車中的控制系統。
文檔編號H04L12/66GK201536376SQ20092026866
公開日2010年7月28日 申請日期2009年11月3日 優先權日2009年11月3日
發明者吳濤, 景海林, 董笑辰 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心