Dc600v列車供電裝置用網卡的製作方法
2023-12-11 11:03:47
Dc600v列車供電裝置用網卡的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種DC600V列車供電裝置用網卡，包括：乙太網接口；連接乙太網接口的乙太網接口單元；RS232總線接口；連接RS232總線接口的RS232總線接口單元；CAN總線接口；連接CAN總線接口的CAN總線接口單元；RS485總線接口；連接RS485總線接口的RS485總線接口單元；通過乙太網接口單元與乙太網接口相連接，通過RS232總線接口單元與RS232總線接口相連接，通過CAN總線接口單元與CAN總線接口相連接，通過RS485總線接口單元與RS485總線接口相連接，用於控制數據的接收和發送的控制單元；本實用新型便於完成DC600V列車供電裝置與其各種外圍系統進行通信，成本低，維護方便。
【專利說明】DC600V列車供電裝置用網卡
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種網卡，具體為DC600V列車供電裝置用網卡。
【背景技術】
[0002]DC600V列車供電裝置是將主變壓器供電繞組輸出的交流電壓轉換為穩定的直流600V向列車供電的裝置，其通常需要與列車控制和管理系統(TCMS)、電度表等外圍系統和設備進行通信，而各種外圍系統和設備的通訊接口種類繁多，因此現有的DC600V列車供電裝置通常需要配置不同的協議轉換裝置來進行收發數據的協議轉換，從而達到有效傳輸的目的，但這樣不僅成本高、集成度差，且不利於維護。
【發明內容】
[0003]本實用新型針對以上問題的提出，而研製一種DC600V列車供電裝置用網卡。
[0004]本實用新型的技術手段如下:
[0005]一種DC600V列車供電裝置用網卡，包括:
[0006]連接網線的乙太網接口 ；
[0007]連接乙太網接口，用於對乙太網接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給乙太網接口的乙太網接口單元；
[0008]連接RS232總線的RS232總線接口 ；
[0009]連接RS232總線接口，用於對RS232總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給RS232總線接口的RS232總線接口單元；
[0010]連接CAN總線的CAN總線接口；
[0011]連接CAN總線接口，用於對CAN總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給CAN總線接口的CAN總線接口單元;
[0012]連接RS485總線的RS485總線接口 ；
[0013]連接RS485總線接口，用於對RS485總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給RS485總線接口的RS485總線接口單元；
[0014]通過乙太網接口單元與乙太網接口相連接，通過RS232總線接口單元與RS232總線接口相連接，通過CAN總線接口單元與CAN總線接口相連接，通過RS485總線接口單元與RS485總線接口相連接，用於控制數據的接收和發送的控制單元；
[0015]所述控制單元包括ARM控制器、與ARM控制器相連接的復位電路、看門狗電路、串行實時時鐘電路和JTAG接口電路；
[0016]另外，還包括用於給控制單元、乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元提供工作電源的電源單元；所述電源單元包括將IIOV轉換為5V的第一電源轉換模塊、將5V轉換為3.3V的第二電源轉換模塊、將3.3V轉換為1.2V的第三電源轉換模塊；
[0017]進一步地，所述RS485總線接口有4個；所述RS485總線接口單元有4個，分別與一 RS485總線接口對應連接；
[0018]進一步地，
[0019]所述ARM控制器採用晶片AT91SAM9263 ;
[0020]所述乙太網接口單元包括乙太網收發器晶片DM9161AEP，其通過引腳連接乙太網接口和晶片 AT91SAM9263 ；
[0021]所述RS232總線接口單元包括RS232總線收發器晶片MAX3232，其通過引腳連接RS232總線接口和晶片AT91SAM9263 ；
[0022]所述CAN總線接口單元包括CAN總線收發器晶片CTM8251T，其通過引腳連接CAN總線接口和晶片AT91SAM9263 ；
[0023]每一所述RS485總線接口單元均包括RS485總線收發器晶片ADuM2483BRW，其通過引腳對應連接一 RS485總線接口和晶片AT91SAM9263 ；
[0024]進一步地，所述串行實時時鐘電路包括串行實時時鐘晶片DS1337，其通過引腳連接晶片 AT91SAM9263。
[0025]由於採用了上述技術方案，本實用新型提供的DC600V列車供電裝置用網卡，固化了乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元，便於完成DC600V列車供電裝置與其各種外圍系統和設備進行通信，實現DC600V列車供電裝置與其各種外圍系統和設備之間收發數據的協議轉換，不需根據不同的通訊接口配置不同的協議轉換裝置，成本低、集成度高，維護方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型所述網卡的結構框圖；
[0027]圖2是本實用新型所述控制單元的電路原理圖；
[0028]圖3是本實用新型所述乙太網接口單元的電路原理圖；
[0029]圖4是本實用新型所述RS232總線接口單元的電路原理圖；
[0030]圖5是本實用新型所述CAN總線接口單元的電路原理圖；
[0031]圖6是本實用新型4個所述RS485總線接口單元的電路原理圖；
[0032]圖7是本實用新型所述電源單元的結構框圖。
【具體實施方式】
[0033]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示的一種DC600V列車供電裝置用網卡，包括:連接網線的乙太網接口 ；連接乙太網接口，用於對乙太網接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給乙太網接口的乙太網接口單元；連接RS232總線的RS232總線接口 ；連接RS232總線接口，用於對RS232總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給RS232總線接口的RS232總線接口單元；連接CAN總線的CAN總線接口 ；連接CAN總線接口，用於對CAN總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給CAN總線接口的CAN總線接口單元；連接RS485總線的RS485總線接口 ；連接RS485總線接口，用於對RS485總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給RS485總線接口的RS485總線接口單元；通過乙太網接口單元與乙太網接口相連接，通過RS232總線接口單元與RS232總線接口相連接，通過CAN總線接口單元與CAN總線接口相連接，通過RS485總線接口單元與RS485總線接口相連接，用於控制數據的接收和發送的控制單元；所述控制單元包括ARM控制器、與ARM控制器相連接的復位電路、看門狗電路、串行實時時鐘電路和JTAG接口電路；另外，還包括用於給控制單元、乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元提供工作電源的電源單元；所述電源單元包括將IlOV轉換為5V的第一電源轉換模塊、將5V轉換為3.3V的第二電源轉換模塊、將3.3V轉換為1.2V的第三電源轉換模塊；進一步地，所述RS485總線接口有4個；所述RS485總線接口單元有4個，分別與一 RS485總線接口對應連接；進一步地，所述ARM控制器採用晶片AT91SAM9263 ;所述乙太網接口單元包括乙太網收發器晶片DM9161AEP，其通過引腳連接乙太網接口和晶片AT91SAM9263 ;所述RS232總線接口單元包括RS232總線收發器晶片MAX3232,其通過引腳連接RS232總線接口和晶片AT91SAM9263 ;所述CAN總線接口單元包括CAN總線收發器晶片CTM8251T，其通過引腳連接CAN總線接口和晶片AT91SAM9263 ;每一所述RS485總線接口單元均包括RS485總線收發器晶片ADuM2483BRW，其通過弓I腳對應連接一 RS485總線接口和晶片AT91SAM9263 ;進一步地，所述串行實時時鐘電路包括串行實時時鐘晶片DS1337，其通過引腳連接晶片AT91SAM9263。
[0034]圖2示出了本實用新型所述控制單元的電路原理圖，所述控制單元用於控制數據的接收和發送，具體為控制乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元各接口單元對來自乙太網接口、RS232總線接口、CAN總線接口和RS485總線接口中任一接口數據的接收，並對所接收的數據進行一定處理後控制乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元將數據發送，控制單元包括ARM控制器、與ARM控制器相連接的復位電路、看門狗電路、串行實時時鐘電路和JTAG接口電路，ARM控制器採用晶片AT91SAM9263，該晶片外接晶振電路，晶振為16.36766MHz,且嵌入了一個基於200MIPS即每秒百萬條指令的ARM926EJ-S微控制器，操作頻率可達220MHz，通過JTAG接口電路能夠完成程序和數據下載、看門狗電路包括晶片MAX6732，其引腳VCCl連接3.3V電源，引腳VCC2連接1.2V電源，能夠完成3.3V和1.2V兩路電源電壓的監測，當被監測電壓超過各自設定值時，低電平有效復位輸出會在復位超時周期內保持復位狀態，也可以通過手動按鈕方式復位，看門狗電路可防止系統因代碼運行錯誤發生死鎖；串行實時時鐘電路包括串行實時時鐘晶片DS1337，其是是一種低功耗、全部採用BCD碼的時鐘日曆晶片，其外接標準的32.678KHz晶振，帶有兩個可編程的定時鬧鐘和一個可編程的方波輸出，其地址和數據可通過I2C總線串行傳輸，能提供秒、分、時、日、星期、月和年等信息。
[0035]圖3示出了本實用新型所述乙太網接口單元的電路原理圖，所述乙太網接口單元用於完成乙太網協議信號與TTL電平信號的轉換，其包括乙太網收發器晶片DM9161AEP，晶片DM9161AEP是一款集成的單晶片快速乙太網PHY，採用較小工藝0.25 μ m的10/100M自適應的乙太網收發器，通過可變電壓的MII或RMII標準數字接口連接到MAC層，支持IIPAuto-MDnf，晶片DM9161AEP通過引腳連接乙太網接口和晶片AT91SAM9263。
[0036]圖4示出了本實用新型所述RS232總線接口單元的電路原理圖，所述RS232總線接口單元用於完成RS232電平與TTL電平的轉換，其包括RS232總線收發器晶片MAX3232，晶片MAX3232通過引腳連接RS232總線接口和晶片AT91SAM9263，具體為晶片MAX3232的引腳TlIN與晶片AT91SAM9263的引腳PC31/DTxD相連接，晶片MAX3232的引腳RlOUT與晶片AT91SAM9263的引腳PC30/DRxD相連接，晶片MAX3232的引腳TlOUT通過磁珠L2與RS232總線接口的2腳相連接，晶片MAX3232的引腳RlIN通過磁珠L3與RS232總線接口的3腳相連接，所述晶片MAX3232的引腳TlOUT和引腳RlIN分別與地之間接有濾波電容，所述RS232總線接口的2腳和3腳分別與地之間接有TVS，能夠抑制線路幹擾；RS232接口主要用於DEBUG調試接口 ；
[0037]圖5示出了本實用新型所述CAN總線接口單元的電路原理圖；所述CAN總線接口單元包括CAN總線收發器晶片CTM8251T，其通過引腳連接CAN總線接口和晶片AT91SAM9263，其中晶片 CTM825IT 的引腳 TxD 與晶片 AT91SAM9263 的引腳 PAl3/CANTx/PCKO相連接，晶片CTM8251T的引腳RxD與晶片AT91SAM9263的引腳PA14/CANRx/IRQ0相連接，晶片CTM8251T的引腳CANG連接CAN總線接口的I腳，晶片CTM8251T的引腳CANL連接CAN總線接口的2腳，晶片CTM8251T的引腳CANH連接CAN總線接口的3腳，且晶片CTM8251T的引腳CANL和引腳CANH之間連接有TVS，且引腳CANL和引腳CANH分別對地連接TVS，能夠抑制線路幹擾；
[0038]圖6示出了本實用新型4個所述RS485總線接口單元的電路原理圖；每一RS485總線接口單元連接一 RS485總線接口，4個RS485總線接口單元設計完全相同，分別完成HDLC和RS485的通信要求，完成RS485電平與TTL電平的轉換，每一所述RS485總線接口單元均包括RS485總線收發器晶片ADuM2483BRW，其通過引腳對應連接一 RS485總線接口和晶片AT91SAM9263，晶片ADuM2483BRW是ADI公司推出的iCoupler磁隔離技術的隔離型RS485收發晶片，內部集成了三通道的數字隔離器、帶三態輸出的差分驅動器和一個帶三態輸入的RS485差分接收器，由於磁隔離在設計上取消了光電耦合器中影響效率的光電轉換環節，因此它的功耗僅為光電耦合器的1/6?1/10，具有比光電耦合器更高的數據傳輸速率、時序精度和瞬態共模抑制能力；同時也消除了光電耦合中不穩定的電流傳輸率，非線性傳輸，溫度和使用壽命等方面的問題，同樣地，在RS485收發線上增加了 TVS、磁珠和電容，來抑制線路幹擾。
[0039]圖7示出了本實用新型所述電源單元的結構框圖，電源單元能夠完成5V、3.3V和
1.2V等電源輸出，以滿足本實用新型網卡的供電需求，其中第一電源轉換模塊採用P-DUKE生產的PM-10MD063模塊，該模塊精度高，可靠性好，溫度特性突出，專為鐵路產品定製，工作性能穩定；第二電源模塊通過TI公司的DCH010505模塊實現，5V電壓通過該模塊產生隔離電壓+5V_485A和+5V_485B，為4個RS485總線接口單元提供與ARM控制器隔離的電源，降低幹擾，保證系統正常工作；第三電源模塊採用LINEAR公司的低壓差正壓固定穩壓器TL1085-3.3V晶片實現，保證為ARM控制器及其他控制晶片提供3.3V電源電壓，第四電源模塊通過晶片LTC1877完成以輸出AT91SAM926內核電壓要求的1.2V。
[0040]本實用新型提供的DC600V列車供電裝置用網卡，固化了乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元，便於完成DC600V列車供電裝置與其各種外圍系統和設備進行通信，實現DC600V列車供電裝置與其各種外圍系統和設備之間收發數據的協議轉換，不需根據不同的通訊接口配置不同的協議轉換裝置，成本低、集成度高，維護方便。
[0041] 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範圍並不局限於此，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範圍內，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範圍之內。
【權利要求】
1.一種DC600V列車供電裝置用網卡，其特徵在於包括: 連接網線的乙太網接口； 連接乙太網接口，用於對乙太網接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給乙太網接口的乙太網接口單元； 連接RS232總線的RS232總線接口 ； 連接RS232總線接口，用於對RS232總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給RS232總線接口的RS232總線接口單元； 連接CAN總線的CAN總線接口 ； 連接CAN總線接口，用於對CAN總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給CAN總線接口的CAN總線接口單元；連接RS485總線的RS485總線接口 ； 連接RS485總線接口，用於對RS485總線接口接收的數據進行電平轉換後傳輸給控制單元，以及對控制單元發送的數據進行電平轉換後傳輸給RS485總線接口的RS485總線接口單元； 通過乙太網接口單元與乙太網接口相連接，通過RS232總線接口單元與RS232總線接口相連接，通過CAN總線接口單元與CAN總線接口相連接，通過RS485總線接口單元與RS485總線接口相連接，用於控制數據的接收和發送的控制單元； 所述控制單元包括ARM控制器、與ARM控制器相連接的復位電路、看門狗電路、串行實時時鐘電路和JTAG接口電路。
2.根據權利要求1所述的一種DC600V列車供電裝置用網卡，其特徵在於還包括用於給控制單元、乙太網接口單元、RS232總線接口單元、CAN總線接口單元和RS485總線接口單元提供工作電源的電源單元；所述電源單元包括將IlOV轉換為5V的第一電源轉換模塊、將5V轉換為3.3V的第二電源轉換模塊、將3.3V轉換為1.2V的第三電源轉換模塊。
3.根據權利要求1所述的一種DC600V列車供電裝置用網卡，其特徵在於所述RS485總線接口有4個；所述RS485總線接口單元有4個，分別與一 RS485總線接口對應連接。
4.根據權利要求1所述的一種DC600V列車供電裝置用網卡，其特徵在於: 所述ARM控制器採用晶片AT91SAM9263 ； 所述乙太網接口單元包括乙太網收發器晶片DM9161AEP，其通過引腳連接乙太網接口和晶片 AT91SAM9263 ； 所述RS232總線接口單元包括RS232總線收發器晶片MAX3232，其通過引腳連接RS232總線接口和晶片AT91SAM9263 ； 所述CAN總線接口單元包括CAN總線收發器晶片CTM8251T，其通過引腳連接CAN總線接口和晶片 AT91SAM9263 ； 每一所述RS485總線接口單元均包括RS485總線收發器晶片ADuM2483BRW，其通過弓I腳對應連接一 RS485總線接口和晶片AT91SAM9263。
5.根據權利要求1所述的一種DC600V列車供電裝置用網卡，其特徵在於所述串行實時時鐘電路包括串行實時時鐘晶片DS1337，其通過引腳連接晶片AT91SAM9263。
【文檔編號】H04L29/06GK203563095SQ201320686981
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】李壯, 樊世君, 劉莎 申請人:中國北車集團大連機車研究所有限公司