專利名稱：一種用于機車的canopen數據記錄單元的制作方法
技術領域：
一種用于機車的CAN0PEN數據記錄單元技術領域[0001]本實用新型涉及一種基于CANOPEN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CANOPEN數據記錄單元及其工作方法。
背景技術：
[0002]CANOPEN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。[0003]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。[0004]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[0005]為解決現有技術存在的上述問題，本實用新型要設計一種價格低、實用性強的 用于機車的CANOPEN數據記錄單元及其工作方法。[0006]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下[0007]一種用于機車的CANOPEN數據記錄單元，包括CANOPEN協議控制器、 CANOPEN總線收發器和CANOPEN光電隔離器，所述的CANOPEN協議控制器通過內 部總線依次與CANOPEN總線收發器、CANOPEN光電隔離器和CANOPEN總線雙向連 接；所述的CANOPEN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PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向 連接，所述的PC104X86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PC104CPU板卡。[0008]本實用新型所述的CANOPEN協議控制器包括SJA1000芯片。[0009]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果[0010]1、由于本實用新型采用的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CANOPEN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CANOPEN總線技術結合起來，將專用的CANOPEN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。本實用新型將機車車輛領域專用的CANOPEN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CANOPEN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。[0011]2、由于本實用新型采用的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。本實用新型所 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CANOPEN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。所以本實用新型非常適合于機 車車輛的應用領域中廣泛推廣。
[0012]本實用新型僅有附圖1張，其中[0013]圖1為用于機車的CANOPEN數據記錄單元的結構原理圖。[0014]圖中1、高速單片機，2、CANOPEN協議控制器，3、CANOPEN總線收發 器，4、CANOPEN光電隔離器，5、PC104總線接口，6、PC104X86接口卡，7、數據存儲單元。
具體實施方式
[0015]
以下結合附圖對本實用新型進行進一步地描述。如圖1所示，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；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PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接， 所述的PC104X86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PC104CPU板卡。所 述的CANOPEN協議控制器包括SJA1000芯片。[0016]本實用新型的工作方法，包括以下步驟[0017]A、CANOPEN總線收發器3將CANOPEN協議控制器2送來的數字信號轉換成 曼徹斯特信號，經CANOPEN光電隔離器4送出，或者將CANOPEN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CANOPEN協議控制器2 ；[0018]B、CANOPEN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CANOPEN網絡協議規定的數據流送到CANOPEN總線收發器3或者將CANOPEN總線收發器3送來的信號解析成標準數據并存儲起來；[0019]C、高速單片機1負責控制CANOPEN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；[0020]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。[0021]下面對本實用新型的工作方法作進一步地說明[0022]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，CANOPEN總線收發器3的結構由單元功能電路組成，它將 CANOPEN協議控制器2送來的數字信號轉換成曼徹斯特信號，經CANOPEN光電隔離器 4送出，或者將CANOPEN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 CANOPEN協議控制器2中。CANOPEN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CANOPEN網絡協議規定的數據流送到CANOPEN總線收發器3 或者將CANOPEN總線收發器3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CANOPEN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CANOPEN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。CANOPEN總線收發器3和CANOPEN光電隔離器4為兩組， 其中一組作為冗余接口連接到CANOPEN冗余總線上。所述的各模塊間通過內部總線雙 向通信。[0023]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 CANOPEN總線的專用性，很多廠家不能提供具有CANOPEN接口的數據記錄單元，而 且該項技術被國外一直壟斷，本實用新型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CANOPEN數據記 錄單元具有廣泛的推廣應用價值。[0024]以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并 不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，根據本 實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護 范圍之內。
權利要求1.一種用于機車的CANOPEN數據記錄單元，包括CANOPEN協議控制器0)、 CANOPEN總線收發器(3)和CANOPEN光電隔離器⑷，所述的CANOPEN協議控制 器⑵通過內部總線依次與CANOPEN總線收發器(3)、CANOPEN光電隔離器⑷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PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接，所述的PC104X86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PC104CPU板卡。
2.根據權利要求1所述的一種用于機車的CANOPEN數據記錄單元，其特征在于 所述的CANOPEN協議控制器包括SJA1000芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種用于機車的CANOPEN數據記錄單元，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PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接，PC104X86接口卡的PC104輸出端與數據存儲單元的輸入端連接。本實用新型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，PC 104X86接口卡將數據處理后交由數據存儲單元進行存儲和記錄。本實用新型具有可靠性、靈活性、通用性和成本低等優點。
文檔編號H04L12/40GK201813387SQ20102054099
公開日2011年4月27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