專(zhuān)利名稱(chēng)：控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，尤其涉及一種控制單元。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線由于其可靠性高、成本低、故障率低等優(yōu)點(diǎn)使得其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。作為中國(guó)鐵路軌道車(chē)輛的網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)，TCN(TrainCommunication Network,列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò))總線在軌道交通領(lǐng)域中占有很大的比重，尤其是在機(jī)車(chē)、動(dòng)車(chē)、地鐵等軌道交通領(lǐng)域。TCN用來(lái)連接鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛上車(chē)載可編程設(shè)備，它包含兩級(jí)總線絞線式列車(chē)總線(Wire Train Bus，簡(jiǎn)稱(chēng)WTB)和多功能車(chē)輛總線(Multifunction Vehicle Bus,簡(jiǎn)稱(chēng) MVB)。MVB是IEC61375-3標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要組成部分，作為連接車(chē)輛內(nèi)設(shè)備以及在固定編組的列車(chē)組中連接各車(chē)輛設(shè)備的車(chē)輛總線，由于它的可靠性、靈活性而被世界上越來(lái)越多的國(guó)家所采用。中央控制單元是機(jī)車(chē)上的核心設(shè)備，主要完成整個(gè)機(jī)車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的總線管理和機(jī)車(chē)的邏輯控制功能。目前，大部分的機(jī)車(chē)中央控制單元都沒(méi)有MVB接口，不能直接接入采用MVB作為車(chē)輛總線的機(jī)車(chē)上使用。可接入MVB總線的中央控制單元的很多核心技術(shù)被國(guó)外壟斷，導(dǎo)致國(guó)外的的機(jī)車(chē)中央控制單元價(jià)格十分昂貴，且程序員需要熟練掌握高級(jí)編程語(yǔ)言才能編寫(xiě)控制程序。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種控制單元，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制和MVB總線管理功能，且工作穩(wěn)定可靠，價(jià)格低廉。本實(shí)用新型提供一種控制單元，包括用于建立中央處理模塊和MVB總線之間的數(shù)據(jù)通信連接的MVB接口模塊；以及，用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向所述MVB接口模塊輸出控制信息；以及接收所述MVB接口模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)果輸出至所述MVB接口模塊的中央處理模塊；其中，所述中央處理模塊與所述MVB接口模塊通信連接，所述MVB接口模塊與MVB總線通信連接。如上所述的控制單元,其中，所述MVB接口模塊包括用于將所述中央處理模塊輸出的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器；以及將所述MVB總線收發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)解析成所述中央處理模塊識(shí)別的數(shù)據(jù)并輸出至所述中央處理模塊的MVB協(xié)議控制器；以及，用于將所述MVB協(xié)議控制器輸出的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號(hào)并輸出至所述MVB總線；以及將所述MVB總線輸出的曼徹斯特信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出至所述MVB協(xié)議控制器的MVB總線收發(fā)器；所述MVB協(xié)議控制器與所述中央處理模塊通信連接，所述MVB總線收發(fā)器連接在、所述MVB總線和所述MVB協(xié)議控制器之間。如上所述的控制單元，其中，所述MVB接口模塊還包括隔離變壓器，該隔離變壓器設(shè)置在所述MVB總線收發(fā)器和所述MVB總線之間。如上所述的控制單元，優(yōu)選地，所述隔離變壓器為光電耦合器。如上所述的控制單元，其中，所述中央處理模塊包括中央處理器、存儲(chǔ)器、內(nèi)存、時(shí)鐘芯片和電源管理電路；其中，所述電源管理電路與所述中央處理器的電源輸入端相連；所述存儲(chǔ)器和所述內(nèi)存分別與所述中央處理器通信連接；所述時(shí)鐘芯片與所述中央處理器的時(shí)鐘端相連。如上所述的控制單元，其中，所述中央處理模塊還包括以太網(wǎng)接口和/或RS232
接口。 本實(shí)用新型的技術(shù)效果是本實(shí)用新型所述控制單元具有MVB接口，可以直接接入到采用MVB總線作為車(chē)輛總線的機(jī)車(chē)車(chē)輛中。本實(shí)用新型還具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，非常適合在機(jī)車(chē)車(chē)輛或者采用MVB作為總線的領(lǐng)域內(nèi)推廣。此外，本實(shí)用新型所述控制單元的中央處理模塊內(nèi)部可裝具有圖形化編程接口的操作系統(tǒng)，用戶(hù)可通過(guò)圖像化編程接口使用符合IEC61131-3的語(yǔ)言編寫(xiě)控制程序，普通設(shè)計(jì)人員也可以使用圖形化編程軟件開(kāi)發(fā)機(jī)車(chē)主控程序，解決了現(xiàn)有技術(shù)中MVB中央控制單元的控制程序需要專(zhuān)業(yè)程序員來(lái)完成，而產(chǎn)生的開(kāi)發(fā)不變。

圖I為本實(shí)用新型提供的控制單元實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的控制單元實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型提供的控制單元實(shí)施例中中央處理模塊的硬件結(jié)構(gòu)示意圖圖；圖4為本實(shí)用新型控制方法實(shí)施例提供的邏輯控制步驟的流程示意圖；圖5為本實(shí)用新型控制方法實(shí)施例提供的MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型提供的控制單元實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例所述控制單元包括中央處理模塊I和MVB接口模塊6。所述MVB接口模塊6連接在所述中央處理模塊I和所述MVB總線5之間。所述MVB接口模塊6用于建立所述中央處理模塊I和MVB總線5之間數(shù)據(jù)通信連接。其中，所述中央處理模塊I用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向所述MVB接口模塊6輸出控制信息；以及接收所述MVB接口模塊6輸出的數(shù)據(jù)信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)果輸出至所述MVB接口模塊6。所述MVB接口模塊6用于接收所述中央處理模塊I輸出的控制信息和/或處理結(jié)果，對(duì)接收的控制信息和/或處理結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線5 ;以及接收所述MVB總線5輸出的數(shù)據(jù)信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反轉(zhuǎn)換處理并將反轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述中央處理模塊I。本實(shí)施例所述控制單元具有MVB接口，可以直接接入到采用MVB總線作為車(chē)輛總線的機(jī)車(chē)車(chē)輛中。本實(shí)施例所述控制單元具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，非常適合在機(jī)車(chē)車(chē)輛或者采用MVB作為總線的領(lǐng)域內(nèi)推廣。此外，本實(shí)施例中所述控制單元的中央處理模塊內(nèi)部可安裝具有圖形化編程接口的操作系統(tǒng)，用戶(hù)可通過(guò)圖像化編程接口使用符合IEC61131-3的語(yǔ)言編寫(xiě)控制程序，普通設(shè)計(jì)人員也可以使用圖形化編程軟件開(kāi)發(fā)機(jī)車(chē)主控程序，解決了現(xiàn)有技術(shù)中MVB中央控制單元的控制程序需要專(zhuān)業(yè)程序員來(lái)完成，而產(chǎn)生的開(kāi)發(fā)不變。如圖2所示，本實(shí)用新型提供的控制單元實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，為提高所述MVB接口模塊的轉(zhuǎn)換效率和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例中所述的所述MVB接口模塊6包括:MVB協(xié)議控制器2和MVB總線收發(fā)器3。其中，所述MVB協(xié)議控制器2與所述中央處理模塊I通信連接，用于將所述中央處理模塊I輸出的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器3 ；以及將所述MVB總線收發(fā)器3輸出的數(shù)據(jù)解析成所述中央處理模塊I識(shí)別的數(shù)據(jù)并輸出至所述中央處理模塊I。所述MVB總線收發(fā)器，接在所述MVB總線5和所述MVB協(xié)議控制器2之間，用于將所述MVB協(xié)議控制器2輸出的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號(hào)并輸出至所述MVB總線5 ;以及將所述MVB總
線5輸出的曼徹斯特信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出至所述MVB協(xié)議控制器2。進(jìn)一步地，上述各實(shí)施例中，如圖2所示，為降低MVB總線5與中央處理模塊I之間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的電磁干擾，所述MVB接口模塊6還包括隔離變壓器4，該隔離變壓器4設(shè)置在所述MVB總線收發(fā)器3和所述MVB總線5之間。其中，所述隔離變壓器優(yōu)選光電耦合器，光電耦合器具有傳輸效率高、隔離度好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)然本實(shí)用新型所述控制單元中所述的MVB總線收發(fā)器可設(shè)置兩個(gè)，每一個(gè)MVB總線收發(fā)器可與一個(gè)MVB總線段連接，將整個(gè)MVB總線串聯(lián)起來(lái)。在每一個(gè)MVB總線收發(fā)器和MVB總線之間均可設(shè)置隔離變壓器，如圖2所示。上述各實(shí)施例中，所述的中央處理模塊可選用如圖3所示硬件結(jié)構(gòu)的中央處理模塊。該所述中央處理模塊包括中央處理器11、存儲(chǔ)器13、內(nèi)存12、時(shí)鐘芯片14和電源管理電路17。其中，所述中央處理器11可選用x86的Celeron 800MHz處理器，用于對(duì)MVB總線進(jìn)行管理和進(jìn)行邏輯控制。所述時(shí)鐘芯片14與所述中央處理器11的時(shí)鐘端相連，用于為所述中央處理器11提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。所述電源管理電路17用于為所述中央處理器11提供電源管理。所述存儲(chǔ)器13通過(guò)內(nèi)部總線與所述中央處理器11連接，用于存儲(chǔ)經(jīng)所述中央處理器11處理后需存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，例如存儲(chǔ)支持圖形化編程的操作系統(tǒng)、圖形化編程軟件編寫(xiě)的控制程序和/或MVB總線配置文件。所述內(nèi)存通過(guò)內(nèi)部總線與所述中央處理器11連接，用于為所述中央處理器11調(diào)用操作系統(tǒng)或控制程序提供運(yùn)行空間，其中控制程序可以具體是圖形化編程軟件編寫(xiě)的控制程序。進(jìn)一步地，為了提高中央處理模塊的性能及人機(jī)交互能力，所述中央處理模塊還包括以太網(wǎng)接口 15和/或RS232接口 16。所述以太網(wǎng)接口 15通過(guò)內(nèi)部總線與中央處理器11連接，用于提供與外部編程設(shè)備的通信接口。外部設(shè)備通過(guò)該以太網(wǎng)接口 15對(duì)所支持的具有圖形化編程接口的操作系統(tǒng)進(jìn)行編程，并下載控制程序。所述RS232接口 16通過(guò)內(nèi)部總線與中央處理模塊11連接，用于與外部設(shè)備連接，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和信息輸出。如圖4和圖5所述，本實(shí)用新型提供的控制單元實(shí)施例一的工作流程示意圖。包括邏輯控制步驟和MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟。其中，所述邏輯控制步驟，包括步驟101、中央處理模塊依據(jù)預(yù)設(shè)程序或接收自MVB總線經(jīng)MVB接口模塊反轉(zhuǎn)換處理后的反饋數(shù)據(jù)信息向MVB接口模塊輸出控制信息；[0033]步驟102、MVB接口模塊接收所述中央處理模塊輸出的控制信息，對(duì)接收的控制信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線。所述MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟，包括步驟201、MVB總線輸出數(shù)據(jù)信息；步驟202、MVB接口模塊接收所述數(shù)據(jù)信息并對(duì)其進(jìn)行反轉(zhuǎn)換處理，將反轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)信息輸出至所述中央處理模塊；步驟203、所述中央處理模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)果經(jīng)所述 MVB接口模塊的轉(zhuǎn)換處理輸出至所述MVB總線。進(jìn)一步地，采用本實(shí)用新型提供實(shí)施例二所述結(jié)構(gòu)的控制單元，上述步驟中所述MVB接口模塊對(duì)接收的控制信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，包括步驟301、所述MVB協(xié)議控制器將接收到的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器；步驟302、MVB總線收發(fā)器將接收到的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號(hào)。所述MVB接口模塊對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反轉(zhuǎn)換處理，包括步驟401、所述MVB總線收發(fā)器將所接收到的曼徹斯特信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出至所述MVB協(xié)議控制器；步驟402、所述MVB協(xié)議控制器將接收到的數(shù)字信號(hào)解析成所述中央處理模塊識(shí)別的數(shù)據(jù)。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求1.一種控制単元，其特征在于，包括 用于建立中央處理模塊和MVB總線之間的數(shù)據(jù)通信連接的MVB接ロ模塊；以及， 用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向所述MVB接ロ模塊輸出控制信息；以及接收所述MVB接ロ模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)果輸出至所述MVB接ロ模塊的中央處理模塊； 其中，所述中央處理模塊與所述MVB接ロ模塊通信連接，所述MVB接ロ模塊與MVB總線通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制単元，其特征在于，所述MVB接ロ模塊包括 用于將所述中央處理模塊輸出的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器；以及將所述MVB總線收發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)解析成所述中央處理模塊識(shí)別的數(shù)據(jù)并輸出至所述中央處理模塊的MVB協(xié)議控制器；以及， 用于將所述MVB協(xié)議控制器輸出的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號(hào)并輸出至所述MVB總線；以及將所述MVB總線輸出的曼徹斯特信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出至所述MVB協(xié)議控制器的MVB總線收發(fā)器； 所述MVB協(xié)議控制器與所述中央處理模塊通信連接，所述MVB總線收發(fā)器連接在所述MVB總線和所述MVB協(xié)議控制器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制単元，其特征在干，所述MVB接ロ模塊還包括隔離變壓器，該隔離變壓器設(shè)置在所述MVB總線收發(fā)器和所述MVB總線之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制単元，其特征在于，所述隔離變壓器為光電耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制単元，其特征在于，所述中央處理模塊包括中央處理器、存儲(chǔ)器、內(nèi)存、時(shí)鐘芯片和電源管理電路；其中， 所述電源管理電路與所述中央處理器的電源輸入端相連；所述存儲(chǔ)器和所述內(nèi)存分別與所述中央處理器通信連接；所述時(shí)鐘芯片與所述中央處理器的時(shí)鐘端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制単元，其特征在于，所述中央處理模塊還包括以太網(wǎng)接口和/或RS232接ロ。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種控制單元。所述控制單元包括中央處理模塊和用于建立所述中央處理模塊和MVB總線之間的數(shù)據(jù)通信連接的MVB接口模塊。所述中央處理模塊用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向MVB接口模塊輸出控制信息；以及接收MVB接口模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)果輸出至MVB接口模塊。MVB接口模塊用于接收中央處理模塊輸出的控制信息和/或處理結(jié)果，對(duì)接收的控制信息和/或處理結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至MVB總線；以及接收MVB總線輸出的數(shù)據(jù)信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反轉(zhuǎn)換處理并將反轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至中央處理模塊。本實(shí)用新型可直接接入采用MVB總線作為車(chē)輛總線的機(jī)車(chē)車(chē)輛中。
文檔編號(hào)G05B19/04GK202421782SQ201120520368
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者于躍, 寧壽輝, 張巖峰, 李令欣, 李礫工, 杜振環(huán), 王曉鵬, 魯振山 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心