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1、(10)申请公布号 CN 103043085 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103043085 A *CN103043085A* (21)申请号 201110308784.0 (22)申请日 2011.10.12 B61L 27/04(2006.01) H04L 29/06(2006.01) (71)申请人 中国北车股份有限公司大连电力牵 引研发中心 地址 116022 辽宁省大连市沙河口区中长街 51 号 (72)发明人 石勇 陈玉飞 王锋 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 李勇 (54) 发明名称 主控设备和数据传输方法 (。
2、57) 摘要 本发明提供一种主控设备和数据传输方法， 所述主控设备包括 ： MVB 板卡、 中央处理单元板卡 和以太网板卡 ； 所述 MVB 板卡， 用于接收列车通 信网络设备发送的第一 MVB 数据 ； 所述中央处理 单元板卡， 与所述 MVB 板卡连接， 用于将所述第一 MVB 数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太 网板卡之间的外部设备总线发送给所述以太网板 卡 ； 所述以太网板卡， 与所述中央处理单元板卡 连接， 用于将所述第一 MVB 数据转换为隔离的差 分电平信号之后发送给以太网设备。本发明可以 实现主控设备既能处理 MVB 数据， 又能处理以太 网数据， 进而可以满足列车通信网络。
3、控制系统中 MVB 与以太网并存的通信方式的要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种主控设备， 其特征在于， 包括 ： 多功能车辆总线板卡、 中央处理单元板卡和以太 网板卡 ； 所述多功能车辆总线板卡， 用于接收列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线 数据， 并将所述第一多功能车辆总线数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理单 元板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡， 以及将所述中央处理单元板卡 发送。
4、的所述以太网数据转换为第二多功能车辆总线数据之后发送给所述列车通信网络设 备 ； 所述中央处理单元板卡， 与所述多功能车辆总线板卡连接， 用于将所述第一多功能车 辆总线数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所 述以太网板卡， 以及将所述以太网板卡发送的所述以太网数据通过所述多功能车辆总线板 卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述多功能车辆总线板卡 ； 所述以太网板卡， 与所述中央处理单元板卡连接， 用于将所述第一多功能车辆总线数 据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备， 以及接收所述以太网设备发送的以 太网数据， 将所述以太网数据通过所述中央。
5、处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设 备总线发送给所述中央处理单元板卡。 2. 根据权利要求 1 所述的主控设备， 其特征在于， 所述多功能车辆总线板卡包括 ： 多功能车辆总线接口， 用于接收列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线数据。 3. 根据权利要求 2 所述的主控设备， 其特征在于， 所述多功能车辆总线板卡还包括 ： 多 功能车辆总线协议控制器 ； 所述多功能车辆总线协议控制器， 用于对所述多功能车辆总线接口接收的所述第一 多功能车辆总线数据进行协议转换， 以将所述第一多功能车辆总线数据转换为适合在外部 设备总线传输的第一数据， 并将所述适合在外部设备总线传输的第一数据通过所述多。
6、功能 车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板 卡 ； 所述中央处理单元板卡， 具体用于将所述适合在外部设备总线传输的第一数据通过所 述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给所述以太网板卡。 4. 根据权利要求 3 所述的主控设备， 其特征在于， 所述以太网板卡包括 ： 以太网协议控制器， 用于对所述适合在外部设备总线传输的第一数据进行协议转换， 以将所述适合在外部设备总线传输的第一数据转换为第一链路层报文 ； 隔离变压器， 用于将所述以太网协议控制器转换的第一链路层报文转换为隔离的差分 电平信号 ； 以太网物理层接口， 用于将所述隔离变压。
7、器转换的所述隔离的差分电平信号发送给以 太网设备。 5. 根据权利要求 4 所述的主控设备， 其特征在于， 所述以太网物理层接口， 还用于接收所述以太网设备发送的以太网数据 ； 所述隔离变压器， 还用于将所述以太网物理层接口接收的以太网数据转换为第二链路 层报文 ； 所述以太网协议控制器， 还用于对所述第二链路层报文进行协议转换， 以将所述第二 链路层报文转换为适合在外部设备总线传输的第二数据， 并将所述适合在外部设备总线传 权 利 要 求 书 CN 103043085 A 2 2/2 页 3 输的第二数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送给 所述中央处理单元板卡 。
8、； 所述中央处理单元板卡， 还用于将所述适合在外部设备总线传输的第二数据通过所述 多功能车辆总线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述多功能车 辆总线板卡。 6. 根据权利要求 5 所述的主控设备， 其特征在于， 所述多功能车辆总线协议控制器， 还用于对所述适合在外部设备总线传输的第二数据 进行协议转换， 以将所述适合在外部设备总线传输的第二数据转换为所述第二多功能车辆 总线数据 ； 所述多功能车辆总线接口， 还用于将所述多功能车辆总线协议控制器转换的所述第二 多功能车辆总线数据发送给所述列车通信网络设备。 7. 一种应用权利要求 1-6 任意一项所述的主控设备实现的数据传输方。
9、法。 权 利 要 求 书 CN 103043085 A 3 1/5 页 4 主控设备和数据传输方法 技术领域 0001 本发明涉及轨道交通技术领域， 尤其涉及一种主控设备和数据传输方法。 背景技术 0002 近年来， 随着铁路行业的快速发展， 现场总线由于其可靠性高、 成本低、 故障率低 等优点使得其应用越来越广泛， 作为中国铁路轨道车辆的网络通讯标准， 多功能车辆总线 (Multifunction Vehicle Bus ； 以下简称 ： MVB)在机车、 动车和地铁等轨道交通领域中应用 广泛。 0003 以太网具有传输速度高、 能耗低、 安装方便、 兼容性好、 开放性高和支持设备多等 方面。
10、的优势。近年来， 随着网络技术的发展和工业控制领域对网络性能要求的提高， 以太 网正逐步进入工业控制领域， 形成了新型的以太网控制技术， 因此现有的列车通信网络 (Train Communication Network ； 以下简称 ： TCN) 控制系统中出现了 MVB 与以太网并存的 通信方式， 这就要求列车的主控设备既能处理 MVB 数据， 又可以处理以太网数据， 但是现有 列车中的主控设备无法做到既处理MVB数据， 又处理以太网数据， 无法满足TCN控制系统中 MVB 与以太网并存的通信方式的要求。 发明内容 0004 本发明提供一种主控设备和数据传输方法， 以实现主控设备既可以处理多。
11、功能车 辆总线数据， 又可以处理以太网数据， 满足列车通信网络控制系统中多功能车辆总线与以 太网并存的通信方式的要求。 0005 本发明提供一种主控设备， 包括 ： 多功能车辆总线板卡、 中央处理单元板卡和以太 网板卡 ； 0006 所述多功能车辆总线板卡， 用于接收列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总 线数据， 并将所述第一多功能车辆总线数据通过所述多功能车辆总线板卡与所述中央处理 单元板卡之间的外部设备总线发送给所述中央处理单元板卡， 以及将所述中央处理单元板 卡发送的所述以太网数据转换为第二多功能车辆总线数据之后发送给所述列车通信网络 设备 ； 0007 所述中央处理单元板卡， 与所述。
12、多功能车辆总线板卡连接， 用于将所述第一多功 能车辆总线数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外部设备总线发送 给所述以太网板卡， 以及将所述以太网板卡发送的所述以太网数据通过所述多功能车辆总 线板卡与所述中央处理单元板卡之间的外部设备总线发送给所述多功能车辆总线板卡 ； 0008 所述以太网板卡， 与所述中央处理单元板卡连接， 用于将所述第一多功能车辆总 线数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备， 以及接收所述以太网设备发送 的以太网数据， 将所述以太网数据通过所述中央处理单元板卡与所述以太网板卡之间的外 部设备总线发送给所述中央处理单元板卡。 0009 本发明还提供一。
13、种应用如上所述的主控设备实现的数据传输方法。 说 明 书 CN 103043085 A 4 2/5 页 5 0010 通过本发明， 主控设备接收到列车通信网络设备发送的第一多功能车辆总线数据 之后， 可以将上述第一多功能车辆总线数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网 设备 ； 接收到以太网设备发送的以太网数据之后， 可以将上述以太网数据转换为第二多功 能车辆总线数据发送给列车通信网络设备 ； 从而可以实现主控设备既能处理多功能车辆总 线数据， 又能处理以太网数据， 进而可以满足列车通信网络控制系统中多功能车辆总线与 以太网并存的通信方式的要求。 附图说明 0011 为了更清楚地说明本发明。
14、实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0012 图 1 为本发明主控设备一个实施例的结构示意图 ； 0013 图 2 为本发明主控设备另一个实施例的结构示意图 ； 0014 图 3 为本发明数据传输方法一个实施例的流程图。 具体实施方式 0015 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。
15、， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0016 图1为本发明主控设备一个实施例的结构示意图， 如图1所示， 该主控设备可以包 括 ： MVB 板卡 11、 中央处理单元板卡 12 和以太网板卡 13 ； 0017 其中， MVB 板卡 11， 用于接收 TCN 设备发送的第一 MVB 数据， 并将上述第一 MVB 数 据通过 MVB 板卡 11 与中央处理单元板卡 12 之间的外部设备 (Peripheral Component ； 以 。
16、下简称 ： PC) 总线发送给中央处理单元板卡 12， 以及将中央处理单元板卡 12 发送的以太网 数据转换为第二 MVB 数据之后发送给 TCN 设备 ； 0018 中央处理单元板卡 12， 与 MVB 板卡 11 连接， 用于将上述第一 MVB 数据通过中央处 理单元板卡 12 与以太网板卡 13 之间的 PC 总线发送给以太网板卡 13， 以及将以太网板卡 13 发送的以太网数据通过 MVB 板卡 11 与中央处理单元板卡 12 之间的 PC 总线发送给 MVB 板卡 11 ； 0019 以太网板卡 13， 与中央处理单元板卡 12 连接， 用于将上述第一 MVB 数据转换为隔 离的差分。
17、电平信号之后发送给以太网设备， 以及接收以太网设备发送的以太网数据， 将上 述以太网数据通过中央处理单元板卡 12 与以太网板卡 13 之间的 PC 总线发送给中央处理 单元板卡 12。 0020 本实施例中， PC 总线可以为 PC104 总线， 但本发明实施例并不仅限于此， 本发明实 施例对此不作限定。 0021 上述主控设备中， MVB 板卡 11 接收到 TCN 设备发送的第一 MVB 数据之后， 中央处 理单元板卡 12 可以将上述第一 MVB 数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设 说 明 书 CN 103043085 A 5 3/5 页 6 备 ； 以太网板卡 13 接收。
18、到以太网设备发送的以太网数据之后， 可以将上述以太网数据转换 为第二 MVB 数据发送给中央处理单元板卡 12， 由中央处理单元板卡 12 发送给 MVB 板卡 11， 再由 MVB 板卡 11 发送给 TCN 设备 ； 从而可以实现主控设备既能处理 MVB 数据， 又能处理以 太网数据， 进而可以满足 TCN 控制系统中 MVB 总线与以太网并存的通信方式的要求。 0022 图2为本发明主控设备另一个实施例的结构示意图， 与图1所示的主控设备相比， 不同之处在于， 图 2 所示的主控设备中， MVB 板卡 11 可以包括 ： 0023 MVB 接口 111， 用于接收 TCN 设备发送的第一。
19、 MVB 数据。 0024 上述 MVB 板卡 11 还可以包括 ： MVB 协议控制器 112， 用于对 MVB 接口 111 接收的第 一 MVB 数据进行协议转换， 以将上述第一 MVB 数据转换为适合在 PC 总线传输的第一数据， 并将上述适合在 PC 总线传输的第一数据通过 MVB 板卡 11 与中央处理单元板卡 12 之间的 PC 总线发送给中央处理单元板卡 12 ； 这时， 中央处理单元板卡 12， 具体用于将上述适合在 PC 总线传输的第一数据通过中央处理单元板卡 12 与以太网板卡 13 之间的 PC 总线发送给 以太网板卡 13。 0025 本实施例中， 以太网板卡 13 。
20、可以包括 ： 以太网协议控制器 131、 隔离变压器 132 和 以太网物理层接口 133 ； 0026 以太网协议控制器 131， 用于对上述适合在 PC 总线传输的第一数据进行协议转 换， 以将上述适合在 PC 总线传输的第一数据转换为第一链路层报文 ； 0027 隔离变压器 132， 用于将以太网协议控制器 131 转换的第一链路层报文转换为隔 离的差分电平信号 ； 0028 以太网物理层接口 133， 用于将隔离变压器 132 转换的上述隔离的差分电平信号 发送给以太网设备。 0029 进一步地， 以太网物理层接口 133 还可以接收以太网设备发送的以太网数据 ； 隔 离变压器 132。
21、 还可以将以太网物理层接口 133 接收的以太网数据转换为第二链路层报文 ； 以太网协议控制器 131 还可以对第二链路层报文进行协议转换， 以将上述第二链路层报文 转换为适合在 PC 总线传输的第二数据， 并将上述适合在 PC 总线传输的第二数据通过中央 处理单元板卡 12 与以太网板卡 13 之间的 PC 总线发送给中央处理单元板卡 12 ； 中央处理 单元板卡 12 还可以将上述适合在 PC 总线传输的第二数据通过 MVB 板卡 11 与中央处理单 元板卡 12 之间的 PC 总线发送给 MVB 板卡。 0030 进一步地， MVB 协议控制器 112 还可以对上述适合在 PC 总线传输。
22、的第二数据进行 协议转换， 以将上述适合在 PC 总线传输的第二数据转换为第二 MVB 数据 ； MVB 接口 111 还 可以将上述 MVB 协议控制器 112 转换的第二 MVB 数据发送给 TCN 设备。 0031 下面以 MVB 板卡 11 与中央处理单元板卡 12 之间的 PC 总线为 PC104 总线 14， 中央 处理单元板卡 12 与以太网板卡 13 之间的 PC 总线为 PC104 总线 15 为例， 对图 3 所示的主 控设备进一步描述。 0032 本实施例中， MVB 板卡 11 与中央处理单元板卡 12 通过 PC104 总线 14 相连接 ； MVB 板卡 11 中的。
23、 MVB 协议控制器 112 通过双向通信方式与 MVB 接口 111 连接。MVB 板卡 11 是 运行 MVB 链路软件的硬件平台， MVB 板卡 11 为 PC104 结构的 MVB 设备网卡， 核心采用现场 可编程门阵列 (Field Programmable Gate Array ； 以下简称 ： FPGA) 芯片。MVB 协议控制器 112 是机车车辆级网络通讯设计的专用芯片。MVB 接口 111 由 MVB 收发器和 MVB 连接器组 说 明 书 CN 103043085 A 6 4/5 页 7 成 ( 图 3 中未示出 )， MVB 收发器用于将 MVB 数据发送给 MVB 协。
24、议控制器 112 和 / 或将 MVB 协议控制器 112 输出的数据发送给 MVB 网络 ； MVB 连接器用于与 MVB 网络的物理连接。 0033 本实施例中， 中央处理单元板卡 12 负责 MVB 数据和以太网数据的中央处理。本实 施例中的中央处理单元板卡 12 采用 AMD LX700/800CPU， 具有如下特点 ： 0034 1、 在板 AMD Geode LX CPU， 主频 433/500/600MHz， 默认 500MHz ； 0035 2、 支持一个 10/100Mbps RJ-45 接口 ； 0036 3、 板上阴极射线管 (Cathode Ray Tube ； 以下简。
25、称 ： CRT)/ 液晶显示器 (Liquid Crystal Display ； 以下简称 ： LCD) 显示接口， 并可支持低压差分信号 (Low-Voltage Differential Signaling ； 以下简称 ： LVDS) 显示屏 ； 0037 4、 标准的板载32M/64M/128M字节(Bytes)双倍速率同步动态随机存储器(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory ； 以下简称 ： DDR SDRAM) ； 0038 5、 低功耗中央处理单元(Central Processing Unit ； 。
26、以下简称 ： CPU)， 060工 作范围内无需风扇 ； 0039 6、 板上集成 5 串 1 并， 4 路支持 RS485/RS232 及外接 RS485 模块供电 +5V， 根据实 际需求可配置 ； 0040 7、 板载 DOC 和 CF 卡电子盘接口、 4 个通用串行总线 2.0(Universal Serial Bus 2.0 ； 以下简称 ： USB2.0) 接口、 一个键盘 / 鼠标接口。 0041 本实施例中， 以太网板卡 13 与中央处理单元板卡 12 通过 PC104 总线 15 相连接。 0042 具体地， 本实施例中， MVB 板卡 11 通过 MVB 接口 111 接收。
27、 TCN 设备发送的第一 MVB 数据， MVB 协议控制器 112 对上述第一 MVB 数据进行协议转换， 以将上述第一 MVB 数据转换 为适合在 PC104 总线 14 传输的第一数据， 并通过 PC104 总线 14 将上述第一数据发送给中 央处理单元板卡 12 ； 以太网板卡 13 可以通过 PC104 总线 15 接收到上述第一数据， 以太网 板卡13中的以太网协议控制器131可以将上述第一数据转换为第一链路层报文， 通过隔离 变压器 132 转换为隔离的差分电平信号， 经以太网物理层接口 133 发送给以太网设备。 0043 进一步地， 以太网板卡13还可以通过以太网物理层接口1。
28、33接收以太网设备发送 的以太网数据， 经隔离变压器 132 和以太网协议控制器 131 处理后， 转换为适合在 PC 总线 传输的第二数据， 并将上述第二数据发送通过 PC104 总线 15 发送给中央处理单元板卡 12。 这样， MVB 板卡 11 还可以接收中央处理单元板卡 12 发送的上述第二数据， 在 MVB 协议控制 器 112 将上述第二数据转换为第二 MVB 数据之后， 通过 MVB 接口 111 发送给 TCN 设备。 0044 上述主控设备既能处理MVB数据， 又能处理以太网数据， 进而可以满足TCN控制系 统中 MVB 总线与以太网并存的通信方式的要求。 0045 本发明。
29、实施例还提供一种应用本发明图1或图2所示的主控设备实现的数据传输 方法。 0046 图3为本发明数据传输方法一个实施例的流程图， 如图3所示， 该数据传输方法可 以包括 ： 0047 步骤 301， 主控设备接收 TCN 设备发送的第一 MVB 数据， 将第一 MVB 数据转换为隔 离的差分电平信号之后发送给以太网设备。 0048 具体地， 主控设备可以通过 MVB 接口接收 TCN 设备发送的第一 MVB 数据。然后， 主控设备可以对上述第一 MVB 数据进行协议转换， 以将上述第一 MVB 数据转换为适合在 PC 说 明 书 CN 103043085 A 7 5/5 页 8 总线传输的第一。
30、数据 ； 接下来， 主控设备对上述适合在 PC 总线传输的第一数据进行协议转 换， 以将上述适合在 PC 总线传输的第一数据转换为第一链路层报文， 最后将上述第一链路 层报文转换为隔离的差分电平信号。 0049 步骤 302， 主控设备接收上述以太网设备发送的以太网数据， 将上述以太网数据转 换为第二 MVB 数据之后发送给 TCN 设备。 0050 具体地， 主控设备可以将上述以太网数据转换为第二链路层报文， 并对上述第二 链路层报文进行协议转换， 以将上述第二链路层报文转换为适合在 PC 总线传输的第二数 据 ； 然后， 主控设备可以对上述适合在 PC 总线传输的第二数据进行协议转换， 以。
31、将上述适 合在 PC 总线传输的第二数据转换为第二 MVB 数据。 0051 上述步骤 301 与步骤 302 可以先后执行， 也可以并行执行， 本发明实施例对步骤 301 与步骤 302 的执行顺序不作限定， 但图 3 以先执行步骤 301， 后执行步骤 302 为例示出。 0052 本实施例中， PC 总线可以为 PC104 总线， 但本发明实施例并不仅限于此， 本发明实 施例对此不作限定。 0053 上述实施例中， 主控设备接收到TCN设备发送的第一MVB数据之后， 可以将上述第 一 MVB 数据转换为隔离的差分电平信号之后发送给以太网设备 ； 接收到以太网设备发送的 以太网数据之后， 。
32、可以将上述以太网数据转换为第二MVB数据发送给TCN设备 ； 从而可以实 现主控设备既能处理 MVB 数据， 又能处理以太网数据， 进而可以满足 TCN 控制系统中 MVB 总 线与以太网并存的通信方式的要求。 0054 本领域普通技术人员可以理解 ： 实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该程序 在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤 ； 而前述的存储介质包括 ： ROM、 RAM、 磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。 0055 当列车上的设备接口是以太网接口和 MVB 接口并存时， 本发明实施例提。
33、供的数据 传输方法和主控设备可以完成数据转换和处理， 节省了网络转换的成本， 并且可以满足 TCN 控制系统中 MVB 总线与以太网并存的通信方式的要求， 进而可以满足组网灵活性的要求。 在标准 TCN/MVB 通讯网络基础上增加了以太网络， 使得维护人员可以通过一个数据终端或 一台便携个人计算机自带的以太网接口， 方便地访问 TCN 上的数据。 0056 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图， 附图中的模块或流 程并不一定是实施本发明所必须的。 0057 本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分 布于实施例的装置中， 也可以进行相应变化位于不同于本。
34、实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可以合并为一个模块， 也可以进一步拆分成多个子模块。 0058 最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替 换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范 围。 说 明 书 CN 103043085 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103043085 A 9 2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103043085 A 10 3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103043085 A 11 。