本實用新型屬于軌道交通車輛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種TCN數(shù)據(jù)包采集接口、TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

TCN網(wǎng)絡(luò)(Train Communication Network列車通信網(wǎng)絡(luò))是專門為鐵路機車/動車的控制而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。一個典型的TCN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

TCN網(wǎng)絡(luò)包括兩層總線結(jié)構(gòu)：絞線式列車總線WTB(Wire TrainBus)和多功能車輛總線MVB(Multifunction Vehicle Bus)，其中WTB與MVB之間通過網(wǎng)關(guān)(節(jié)點)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換。

絞線式列車總線WTB是對Siemens的DIN43322總線的改進，主要用于車輛之間的重聯(lián)通信，其最大的特點是具有列車初運行和燒結(jié)(通信連接器觸點去氧化)等功能，能自動識別車輛在列車編組中的位置和方向，從而滿足開式列車需要頻繁編組等特殊要求。多功能車輛總線MVB則來源于ADtranz公司的MICAS總線(后更名為多功能車輛總線MVB)，主要用于車輛內(nèi)控制設(shè)備的互聯(lián)。TCN網(wǎng)絡(luò)采用基于總線管理器(BA)的集中式介質(zhì)訪問控制，并支持介質(zhì)和總線管理器的冗余，因而具有強實時性和高可靠性等特點。這兩種總線分別具有不同的特性，具體見下表1。

表1MVB和WTB總線的不同特性

TCN網(wǎng)絡(luò)的測試得到了歐洲鐵路研究所組織的機車測試項目(ROSIN，TrainCom等)的支持。在國際鐵路聯(lián)盟(UIC，International Union of Rail ways)等用戶組織的支持下，該技術(shù)最終于1999年9月被采納為列車通信網(wǎng)絡(luò)國際標準IEC61375-1。而后，完成了IECTCN網(wǎng)絡(luò)一致性測試標準(IEC61375-2)的制定工作。同時對MVB和WTB的測試方法以及評價標準均作出了規(guī)定。

此外，由于MVB總線包含有基于RS-485的雙絞線(ESD+)、變壓器耦合的雙絞線(EMD)和帶星耦器的光釬(OGF)三種總線介質(zhì)，其測試方法和評價標準均有所不同，本實用新型僅涉及基于電測試的WTB、ESD+以及EMD介質(zhì)，對于基于光測試的OGF介質(zhì)，本實用新型不涉及。

目前，我國國內(nèi)對于TCN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用基本處于成熟期，各種軌道交通車輛均有非常多的成功應(yīng)用案例，各個TCN研發(fā)單位也逐漸掌握其核心技術(shù)。然而，對于TCN的測試，尚處于發(fā)展階段。

在實際應(yīng)用過程中，開發(fā)階段可以通過多種仿真軟件甚至是半實物仿真技術(shù)，令開發(fā)人員得到理想化的調(diào)試和測試環(huán)境，定位故障相對較為方便快捷；但在裝車運用過程中，難免出現(xiàn)意料之外的故障問題，此時試驗測試人員常常需要跟車長時間測試，并且通常需要在短時間內(nèi)排查出故障點并分析故障原因。

目前，市面上僅存在能夠滿足單一TCN總線和介質(zhì)的測試系統(tǒng)，并且功能日趨強大成熟，但總的來看，每一種TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)(除了針對OGF介質(zhì)的測試系統(tǒng))均包括相應(yīng)的TCN數(shù)據(jù)包采集接口和上位機，其中TCN數(shù)據(jù)包采集接口用于采集和解碼TCN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)幀，并將其送至上位機，最后在上位機上進行分析處理。

如圖2所示，現(xiàn)有的TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)中的TCN數(shù)據(jù)包采集接口包括D型9針頭1、D型9孔頭2、解碼模塊3和測試接口4，其中D型9針頭1和D型9孔頭2均接入待測試的TCN網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)IEC 61375-1標準要求，當測試系統(tǒng)為針對ESD+介質(zhì)的測試系統(tǒng)時，解碼模塊3為ESD+接口解碼模塊，ESD+接口解碼模塊有12個信號輸入端，分別對應(yīng)D型9針頭1的1/2/4/5/6/7號引腳以及D型9孔頭2的1/2/4/5/6/7號引腳，同時D型9針頭1的相應(yīng)引腳與D型9孔頭2的相應(yīng)引腳連接，并將二者的1/2/6號引腳作為ESD+接口解碼模塊的MVB_LINE A測試輸入端，且將二者的4/5/7號引腳作為ESD+接口解碼模塊的MVB_LINE B測試輸入端。

根據(jù)IEC 61375-1標準要求，當測試系統(tǒng)為針對EMD介質(zhì)的測試系統(tǒng)時，解碼模塊3為EMD接口解碼模塊，EMD接口解碼模塊有8個信號輸入端，分別對應(yīng)D型9針頭1的1/2/4/5號引腳以及D型9孔頭2的1/2/4/5號引腳，同時D型9針頭1的相應(yīng)引腳與D型9孔頭2的相應(yīng)引腳連接，并將二者的1/2號引腳作為EMD接口解碼模塊的MVB_LINE A測試輸入端，且將二者的4/5號引腳作為EMD接口解碼模塊的MVB_LINE B測試輸入端。

根據(jù)IEC 61375-1標準要求，當測試系統(tǒng)為針對WTB總線的測試系統(tǒng)時，解碼模塊3為WTB接口解碼模塊，WTB接口解碼模塊有4個信號輸入端，分別對應(yīng)D型9針頭1的1/2號引腳以及D型9孔頭2的1/2號引腳，同時D型9針頭1的相應(yīng)引腳與D型9孔頭2的相應(yīng)引腳連接，并將二者的1/2號引腳作為WTB接口解碼模塊的MVB_LINE A測試輸入端。

若TCN網(wǎng)絡(luò)中僅存在一種總線和介質(zhì)，則現(xiàn)有的TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)完全能夠滿足測試要求。但是，隨著軌道交通車輛產(chǎn)品的專業(yè)化和豐富多樣的市場要求，裝車運用的TCN總線和介質(zhì)往往也呈現(xiàn)多樣化趨勢，因此，在測試和調(diào)試時有可能面臨現(xiàn)場存在多種TCN總線和介質(zhì)混合的情況，因此，在對TCN網(wǎng)絡(luò)進行測試時，測試人員或廠家需要攜帶多種測試系統(tǒng)，在測試過程中需要進行多次切換測試，費時費力，成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有技術(shù)中的TCN數(shù)據(jù)包采集接口僅能采集一種TCN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀，且現(xiàn)有的TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)僅能測試單一的總線和介質(zhì)，不能滿足產(chǎn)品多樣化的要求，測試過程費時費力，成本高。本實用新型的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通用的TCN數(shù)據(jù)包采集接口、TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，適用于多種TCN總線和介質(zhì)混合的情況，測試過程中無需進行硬件切換，省時省力，成本低廉。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種TCN數(shù)據(jù)包采集接口，包括D型9針頭、D型9孔頭、解碼模塊和測試接口，其結(jié)構(gòu)特點是還包括控制模塊和調(diào)試接口，所述解碼模塊包括CPU、主存和閃存；其中控制模塊通過調(diào)試接口與主存相連，CPU通過主存與閃存相連，D型9針頭和D型9孔頭均通過CPU與測試接口相連；閃存中設(shè)有ESD+接口解碼模塊、EMD接口解碼模塊和WTB接口解碼模塊，控制模塊通過主存控制CPU調(diào)取閃存中的內(nèi)容。

借由上述結(jié)構(gòu)，當現(xiàn)場存在多種TCN總線和介質(zhì)混合的情況下，由于閃存中預(yù)設(shè)ESD+接口解碼模塊、EMD接口解碼模塊和WTB接口解碼模塊，當需要對某一種TCN總線或介質(zhì)進行測試時，通過控制模塊發(fā)送相應(yīng)的測試指令至CPU，CPU再從閃存中調(diào)取相應(yīng)的測試解碼模塊，即可采集相應(yīng)TCN總線和介質(zhì)的數(shù)據(jù)幀，進行TCN網(wǎng)絡(luò)測試。可見，本實用新型克服了過去不同測試條件下需要配備多套測試系統(tǒng)的缺點，適用于多種TCN總線和介質(zhì)混合的測試環(huán)境，測試過程中無需進行硬件切換，省時省力，大大提高了測試的效率，且成本低廉。

作為一種優(yōu)選方式，所述D型9針頭的1號引腳與D型9孔頭的1號引腳相連并與CPU的第一測試輸入端相連，D型9針頭的2號引腳與D型9孔頭的2號引腳相連并與CPU的第二測試輸入端相連，D型9針頭的4號引腳與D型9孔頭的4號引腳相連并與CPU的第三測試輸入端相連，D型9針頭的5號引腳與D型9孔頭的5號引腳相連并與CPU的第四測試輸入端相連，D型9針頭的6號引腳與D型9孔頭的6號引腳相連并與CPU的第五測試輸入端相連，D型9針頭的7號引腳與D型9孔頭的7號引腳相連并與CPU的第六測試輸入端相連。

根據(jù)IEC 61375-1標準要求，當針對ESD+介質(zhì)進行測試時，ESD+接口解碼模塊有12個信號輸入端，分別對應(yīng)D型9針頭的1/2/4/5/6/7號引腳以及D型9孔頭的1/2/4/5/6/7號引腳，同時D型9針頭的相應(yīng)引腳與D型9孔頭的相應(yīng)引腳連接，并將二者的1/2/6號引腳作為ESD+接口解碼模塊的MVB_LINE A測試輸入端，且將二者的4/5/7號引腳作為ESD+接口解碼模塊的MVB_LINE B測試輸入端。

根據(jù)IEC 61375-1標準要求，當針對EMD介質(zhì)進行測試時，EMD接口解碼模塊有8個信號輸入端，分別對應(yīng)D型9針頭的1/2/4/5號引腳以及D型9孔頭的1/2/4/5號引腳，同時D型9針頭的相應(yīng)引腳與D型9孔頭的相應(yīng)引腳連接，并將二者的1/2號引腳作為EMD接口解碼模塊的MVB_LINE A測試輸入端，且將二者的4/5號引腳作為EMD接口解碼模塊的MVB_LINE B測試輸入端。

根據(jù)IEC 61375-1標準要求，當針對WTB總線進行測試時，WTB接口解碼模塊有4個信號輸入端，分別對應(yīng)D型9針頭的1/2號引腳以及D型9孔頭的1/2號引腳，同時D型9針頭的相應(yīng)引腳與D型9孔頭的相應(yīng)引腳連接，并將二者的1/2號引腳作為WTB接口解碼模塊的MVB_LINE A測試輸入端。

借由本實用新型中的結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)各種總線和介質(zhì)的測試標準，當針對ESD+介質(zhì)進行測試時，CPU讀取第一測試輸入端、第二測試輸入端、第三測試輸入端、第四測試輸入端、第五測試輸入端和第六測試輸入端的輸入信號；當針對EMD介質(zhì)進行測試時，CPU讀取第一測試輸入端、第二測試輸入端、第三測試輸入端和第四測試輸入端的輸入信號；當針對WTB總線進行測試時，CPU讀取第一測試輸入端和第二測試輸入端的輸入信號，由此，可以采集不同的總線或介質(zhì)數(shù)據(jù)幀。

基于同一個發(fā)明構(gòu)思，本實用新型還提供了一種TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，包括上位機和所述的TCN數(shù)據(jù)包采集接口，所述測試接口與上位機相連。

TCN數(shù)據(jù)包采集接口采集到數(shù)據(jù)后，由測試接口將接收到的MVB或WTB數(shù)據(jù)幀封裝轉(zhuǎn)換成上位機能夠識別的相應(yīng)傳輸介質(zhì)(如以太網(wǎng)、USB、WIFI、藍牙等)，由上位機進行分析處理。

ESD+接口解碼模塊、EMD接口解碼模塊和WTB接口解碼模塊均是現(xiàn)有技術(shù)中已有的成熟的軟件模塊，將其預(yù)設(shè)于閃存內(nèi)、利用控制模塊輸出不同的激勵信號以從閃存中調(diào)取相應(yīng)的內(nèi)容所涉及的計算機程序?qū)儆诒绢I(lǐng)域的技術(shù)人員利用現(xiàn)有的計算機程序開發(fā)平臺和熟知的編程方法可以容易實現(xiàn)其功能的程序，因此本實用新型不涉及對計算機程序本身提出改進，屬于實用新型的保護客體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型適用于多種TCN總線和介質(zhì)混合的測試環(huán)境，測試過程中無需進行硬件切換，省時省力，大大提高了測試的效率，且成本低廉。

附圖說明

圖1為典型的TCN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖。

圖2為現(xiàn)有的TCN數(shù)據(jù)包采集接口結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型TCN數(shù)據(jù)包采集接口結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型針對ESD+介質(zhì)進行測試時的原理圖。

圖5為本實用新型針對EMD介質(zhì)進行測試時的原理圖。

圖6為本實用新型針對WTB總線進行測試時的原理圖。

其中，1為D型9針頭，2為D型9孔頭，3為解碼模塊，4為測試接口，5為控制模塊，6為調(diào)試接口，7為CPU，8為主存，9為閃存，10為主板，11為ESD+接口解碼模塊，12為EMD接口解碼模塊，13為WTB接口解碼模塊。

具體實施方式

如圖3所示，本實用新型TCN數(shù)據(jù)包采集接口包括D型9針頭1、D型9孔頭2、解碼模塊3、測試接口4、控制模塊5和調(diào)試接口6，所述解碼模塊3包括CPU7、主存8和閃存9；其中控制模塊5通過調(diào)試接口6與主存8相連，CPU7通過主存8與閃存9相連，D型9針頭1和D型9孔頭2均通過CPU7與測試接口4相連；閃存9中設(shè)有ESD+接口解碼模塊11、EMD接口解碼模塊12和WTB接口解碼模塊13，控制模塊5通過主存8控制CPU7調(diào)取閃存9中的內(nèi)容。

所述D型9針頭1的1號引腳與D型9孔頭2的1號引腳相連并與CPU7的第一測試輸入端相連，D型9針頭1的2號引腳與D型9孔頭2的2號引腳相連并與CPU7的第二測試輸入端相連，D型9針頭1的4號引腳與D型9孔頭2的4號引腳相連并與CPU7的第三測試輸入端相連，D型9針頭1的5號引腳與D型9孔頭2的5號引腳相連并與CPU7的第四測試輸入端相連，D型9針頭1的6號引腳與D型9孔頭2的6號引腳相連并與CPU7的第五測試輸入端相連，D型9針頭1的7號引腳與D型9孔頭2的7號引腳相連并與CPU7的第六測試輸入端相連。

D型9針頭1、D型9孔頭2、解碼模塊3、測試接口4和調(diào)試接口6均位于主板10上。

由于D型9針頭1和D型9孔頭2的使用，使得TCN數(shù)據(jù)包采集接口能夠方便的接入任意TCN總線系統(tǒng)中而不影響原被試總線系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)；由于解碼模塊3的使用，使得TCN數(shù)據(jù)包采集接口能夠方便地切換適配ESD+、EMD和WTB的TCN總線介質(zhì)并完成數(shù)據(jù)包解碼；由于調(diào)試接口6和控制模塊5的使用，使得TCN數(shù)據(jù)包采集接口能夠方便地進行故障調(diào)試和功能升級。數(shù)據(jù)包解碼分析功能的隨時升級使得TCN數(shù)據(jù)包采集接口的適用性得到大幅度改善。

在控制模塊5內(nèi)設(shè)置一個2bit位的狀態(tài)機，組成00/01/10/11四種狀態(tài)，分別定義對應(yīng)關(guān)閉狀態(tài)、ESD+介質(zhì)測試狀態(tài)、EMD介質(zhì)測試狀態(tài)以及WTB總線測試狀態(tài)。

調(diào)試接口6通過主板10的內(nèi)部實時總線(比如但不限于PCI、PICe、PC104等)，與解碼模塊3建立通信。

本實用新型TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)包括上位機和所述的TCN數(shù)據(jù)包采集接口，所述測試接口4與上位機相連。

利用本實用新型所述的TCN網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)進行TCN網(wǎng)絡(luò)測試的方法包括以下步驟：

步驟一，將D型9針頭1和D型9孔頭2接入待測試的TCN網(wǎng)絡(luò)；

步驟二，控制模塊通過調(diào)試接口6和主存8發(fā)送測試指令至CPU7；

步驟三，CPU7根據(jù)測試指令通過主存8調(diào)取閃存9中的ESD+接口解碼模塊11、EMD接口解碼模塊12或WTB接口解碼模塊13；

步驟四，D型9針頭1和D型9孔頭2將TCN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)幀輸入至CPU7，數(shù)據(jù)幀經(jīng)CPU7解碼后經(jīng)測試接口4輸出至上位機。

當控制模塊5給定狀態(tài)機為關(guān)閉狀態(tài)時，主板10上解碼模塊3不對信號輸入端的TCN信號進行處理，此時主板10上解碼模塊3的輸出端輸出為“空(NULL)”。

當控制模塊5給定狀態(tài)機為ESD+介質(zhì)測試狀態(tài)時，測試系統(tǒng)針對ESD+介質(zhì)進行測試，相應(yīng)的TCN數(shù)據(jù)包采集包原理框圖如圖4所示。所述步驟二中，控制模塊5發(fā)送測試ESD+介質(zhì)的測試指令(01)至CPU7；所述步驟三中，CPU7根據(jù)測試指令通過主存8調(diào)取閃存9中的ESD+接口解碼模塊11；所述步驟四中，CPU7讀取第一測試輸入端、第二測試輸入端、第三測試輸入端、第四測試輸入端、第五測試輸入端和第六測試輸入端的輸入信號(其中第一測試輸入端、第二測試輸入端和第五測試輸入端作為ESD+接口解碼模塊11的MVB_LINE A測試輸入端；第三測試輸入端、第四測試輸入端和第六測試輸入端作為ESD+接口解碼模塊11的MVB_LINE B測試輸入端)，輸入信號經(jīng)CPU7內(nèi)的ESD+接口解碼模塊11解碼后經(jīng)測試接口4輸出至上位機。

當控制模塊5給定狀態(tài)機為EMD介質(zhì)測試狀態(tài)時，測試系統(tǒng)針對EMD介質(zhì)進行測試，相應(yīng)的TCN數(shù)據(jù)包采集包原理框圖如圖5所示。所述步驟二中，控制模塊5發(fā)送測試EMD介質(zhì)的測試指令(10)至CPU7；所述步驟三中，CPU7根據(jù)測試指令通過主存8調(diào)取閃存9中的EMD接口解碼模塊12；所述步驟四中，CPU7讀取第一測試輸入端、第二測試輸入端、第三測試輸入端和第四測試輸入端的輸入信號(其中第一測試輸入端和第二測試輸入端作為ESD+接口解碼模塊11的MVB_LINE A測試輸入端；第三測試輸入端和第四測試輸入端作為ESD+接口解碼模塊11的MVB_LINE B測試輸入端)，輸入信號經(jīng)CPU7內(nèi)的EMD接口解碼模塊12解碼后經(jīng)測試接口4輸出至上位機。

當控制模塊5給定狀態(tài)機為WTB總線測試狀態(tài)時，測試系統(tǒng)針對WTB總線進行測試，相應(yīng)的TCN數(shù)據(jù)包采集包原理框圖如圖6所示。所述步驟二中，控制模塊5發(fā)送測試WTB總線的測試指令(11)至CPU7；所述步驟三中，CPU7根據(jù)測試指令通過主存8調(diào)取閃存9中的WTB接口解碼模塊13；所述步驟四中，CPU7讀取第一測試輸入端和第二測試輸入端的輸入信號(其中第一測試輸入端和第二測試輸入端作為ESD+接口解碼模塊11的MVB_LINE A測試輸入端)，輸入信號經(jīng)CPU7內(nèi)的WTB接口解碼模塊13解碼后經(jīng)測試接口4輸出至上位機。

調(diào)試接口6可以通過向解碼模塊3中的CPU7問詢，并從主存8中獲得本碼模塊目前所處于的狀態(tài)位，用于實現(xiàn)本發(fā)明的斷電自復(fù)功能。

解碼模塊3中的閃存9能夠通過調(diào)試接口6刷寫更新內(nèi)部文件，用于實現(xiàn)本發(fā)明能力升級和調(diào)試的功能。閃存9刷寫作業(yè)在CPU7中擁有最高優(yōu)先級，必須是解碼模塊3處于關(guān)閉狀態(tài)并有電的情況下才能進行，以保護閃存9中的內(nèi)部文件完整一致。

本實用新型中的閃存9是可擦寫式閃存，具有更多的調(diào)試和升級空間，可以根據(jù)需要挖掘TCN數(shù)據(jù)流的更多特征和信息。