本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字輸出板卡、遠(yuǎn)程輸入輸出模塊及列車控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在列車運行過程中，多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus，簡稱MVB)網(wǎng)關(guān)，可作為主控設(shè)備，將控制信號通過從控設(shè)備傳輸至受控設(shè)備，以控制其動作，以實現(xiàn)對列車運行狀態(tài)的控制。

該從控設(shè)備中的遠(yuǎn)程輸入輸出模塊(Remote Input Output Module，簡稱RIOM)可包括控制單元和數(shù)字輸出板卡。其中，控制單元可將控制信號傳輸至數(shù)字輸出板卡，由數(shù)字輸出板卡將控制信號傳輸至受控設(shè)備。具體地，數(shù)字輸出板卡可通過總線將控制信號傳輸至總線驅(qū)動電路，并經(jīng)總線驅(qū)動電路傳輸至處理器，處理器對接收到的控制信號進(jìn)行處理后傳輸至數(shù)字輸出電路，控制數(shù)字輸出電路為受控設(shè)備提供工作電源，以控制受控設(shè)備執(zhí)行對應(yīng)動作。

數(shù)字輸出板卡作為RIOM的重要組成部分，若只存在一路總線，一旦該一路總線由于外界電磁干擾、本身收發(fā)器等原因出現(xiàn)故障，便不能夠與控制單元進(jìn)行通信，從而無法將控制單元下發(fā)的控制信號傳輸至受控設(shè)備，使列車運行存在安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種數(shù)字輸出板卡、遠(yuǎn)程輸入輸出模塊及列車控制系統(tǒng)，以保證列車的運行安全。

本發(fā)明提供一種數(shù)字輸出板卡，包括：多路總線、多個總線驅(qū)動電路、處理器和至少一個數(shù)字輸出電路；其中，控制單元通過每路總線與一個總線驅(qū)動電路連接，所述每個總線驅(qū)動電路還與所述處理器電連接，所述處理器還與所述數(shù)字輸出電路連接；所述數(shù)字輸出電路還與供電電源和受控設(shè)備電連接；所述每路總線為控制器局域網(wǎng)CAN總線，每個總線驅(qū)動電路為CAN驅(qū)動電路；

所述總線驅(qū)動電路，用于將接收到的所述控制單元下發(fā)的控制信號傳輸至所述處理器；所述控制信號為所述總線驅(qū)動電路連接的總線所接收到的所述控制單元下發(fā)的控制信號；

所述處理器，用于對所述控制信號進(jìn)行處理并將處理得到的電壓信號傳輸至所述數(shù)字輸出電路；

所述數(shù)字輸出電路，用于根據(jù)所述電壓信號控制所述供電電源接通或斷開與所述受控設(shè)備之間的電連接。

本發(fā)明還提供一種遠(yuǎn)程輸入輸出模塊RIOM，包括：控制單元和數(shù)字輸出板卡；所述控制單元與所述數(shù)字輸出板卡連接；所述數(shù)字輸出板卡為上述任一所述的數(shù)字輸出板卡。

本發(fā)明還提供一種列車控制系統(tǒng)，包括：多功能車輛總線MVB網(wǎng)關(guān)、RIOM和受控設(shè)備；所述MVB網(wǎng)關(guān)與所述RIOM連接，所述RIOM與所述受控設(shè)備連接；所述RIOM為如上所述的RIOM；

所述MVB網(wǎng)關(guān)，用于將控制信號傳輸至所述RIOM的控制單元；

所述RIOM的控制單元，用于將所述控制單元接收到的控制信號通過所述RIOM的數(shù)字輸出板卡傳輸至所述受控設(shè)備。

本發(fā)明提供的數(shù)字輸出板卡、遠(yuǎn)程輸入輸出模塊及列車控制系統(tǒng)，由于數(shù)字輸出板卡包括多路總線和多個總線驅(qū)動電路，當(dāng)其中一路總線或者該一路總線連接的總線驅(qū)動電路存在故障時，主控單元可通過該多路總線中的其他任一總線，以及該其他任一總線連接的總線驅(qū)動電路向處理器傳輸控制信號，因而可保證數(shù)字輸出板卡的處理器與主控單元間的正常通信，保證列車運行安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種數(shù)字輸出板卡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種數(shù)字輸出板卡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種數(shù)字輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種總線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明提供的一種處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的一種RIOM的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的一種列車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明：

101、603：總線；

102：總線驅(qū)動電路；

103、207、500：處理器；

104、208：數(shù)字輸出電路；

201：背板接口；

202：CAN總線A；

203：CAN總線B；

204：電源轉(zhuǎn)換電路；

205：CAN驅(qū)動電路A；

206：CAN驅(qū)動電路B；

209：前面板接口；

301：光耦合器件1；

302：光電耦合器件2；

303：繼電器；

304：常閉觸點；

305：常開觸點；

306：公共端；

401：總線驅(qū)動芯片；

402：共模電感芯片；

403：指示電路；

501：第一總線輸入接口：

502：第一總線輸出接口：

503：第二總線輸入接口：

504：第二總線輸出接口：

505：外設(shè)控制接口：

506：反饋接口；

601：數(shù)字輸出板卡；

602：控制單元；

701：MVB網(wǎng)關(guān)；

702：RIOM；

703：受控設(shè)備。

具體實施方式

本發(fā)明提供的數(shù)字輸出板卡、遠(yuǎn)程輸入輸出模塊及列車控制系統(tǒng)可應(yīng)用于列車系統(tǒng)中，由于該數(shù)字輸出板卡具有多路總線，當(dāng)預(yù)設(shè)主總線發(fā)生故障時，可通過其它總線完成正常的通信，保證列車的運行安全。

如下通過多個實例進(jìn)行舉例說明。

本發(fā)明提供一種數(shù)字輸出板卡。圖1為本發(fā)明提供的一種數(shù)字輸出板卡的結(jié)構(gòu)示意圖。該數(shù)字輸出板卡包括：多路總線101、多個總線驅(qū)動電路102、處理器103、至少一個數(shù)字輸出電路104。

其中，控制單元通過多路總線101與多個總線驅(qū)動電路102連接，多個總線驅(qū)動電路102還與處理器103連接，處理器103還與數(shù)字輸出電路104連接；數(shù)字輸出電路104還與供電電源和受控設(shè)備電連接；多路總線101的每路總線為控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network，簡稱CAN)總線，所述多個總線驅(qū)動電路102的每一個為CAN驅(qū)動電路；

具體地，控制單元用于下發(fā)控制信號；若每路總線為CAN總線，則每路總線與一個CAN驅(qū)動電路連接。

處理器103可以為中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、微處理器(Microprocessor Unit，簡稱MPU)。處理器103還可以為其他通用處理器、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing，簡稱DSP)、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，簡稱ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，簡稱FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件等。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。

其中，多個總線驅(qū)動電路102可以是與處理器103的總線接口連接；處理器103的輸出引腳可以與數(shù)字輸出電路104的輸入端連接；數(shù)字輸出電路104的公共端與供電電源連接；數(shù)字輸出電路104的輸出端與受控設(shè)備連接；供電電源為受控設(shè)備的工作提供電源。受控設(shè)備可以為列車上的指示燈、門、空調(diào)等設(shè)備。

控制單元可向多路總線101中的任一路總線發(fā)送控制信號，通過該任一路總線連接的總線驅(qū)動電路將控制信號傳輸至處理器103，處理器103對控制信號進(jìn)行處理后，根據(jù)處理后的電壓信號控制至少一個數(shù)字輸出電路104，使得數(shù)字輸出電路104接通或斷開與所述受控設(shè)備之間的連接，從而控制受控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動作。

本發(fā)明提供的數(shù)字輸出板卡，由于包括多路總線和多個總線驅(qū)動電路，當(dāng)其中一路總線或者該一路總線連接的總線驅(qū)動電路存在故障時，主控單元可通過該多路總線中的其他任一總線，以及該其他任一總線連接的總線驅(qū)動電路向處理器傳輸控制信號，因而可保證數(shù)字輸出板卡的處理器與主控單元間的正常通信，保證列車運行安全。

并且，由于該多路總線為CAN總線，因而該數(shù)字輸出板卡還可保證控制單元與數(shù)字輸出板卡的處理器間的通信速率，不會造成響應(yīng)遲滯，保證了列車的安全運行。

可選的，接收該控制信號的總線為所述多路總線中的預(yù)設(shè)主總線。

可選的，若該多路總線中的預(yù)設(shè)主總線出現(xiàn)故障，接收該控制信號的總線為該多路總線中該預(yù)設(shè)主總線之外的任一總線。

通常情況下，控制單元可通過該預(yù)設(shè)主總線以及該預(yù)設(shè)主總線連接的總線驅(qū)動電路向處理器傳輸控制信號。當(dāng)該預(yù)設(shè)主總線存在故障，控制單元可通過該預(yù)設(shè)主總線之外的任一總線以及該任一總線連接的總線驅(qū)動電路向處理器傳輸控制信號，從而保證處理器與控制單元間的控制信號的正常傳輸，保證行車安全。

本發(fā)明還可提供一種數(shù)字輸出板卡。該數(shù)字輸出板卡可通過具體的實例對上述圖1所示的數(shù)字輸出板卡進(jìn)行說明。圖2為本發(fā)明提供的另一種數(shù)字輸出板卡的示意圖。該數(shù)字輸出板卡包括：背板接口201、CAN總線A 202、CAN總線B 203、電源轉(zhuǎn)換電路204、CAN驅(qū)動電路A 205和CAN驅(qū)動電路B 206、處理器207、多個數(shù)字輸出電路208以及前面板接口209。

背板接口接收控制單元的信號，通過總線CAN總線A 202與CAN驅(qū)動電路A 205連接，CAN總線B 203與CAN驅(qū)動電路B 206相連，并且可通過電源總線向電源轉(zhuǎn)換電路204提供工作電壓，如5V電壓。處理器207與多個數(shù)字輸出電路208和CAN驅(qū)動電路A 205、CAN驅(qū)動電路B 206相連。多個數(shù)字輸出電路208通過前面板接口向受控設(shè)備提供輸出控制信號，同時公共端210通過數(shù)字輸出電路208向受控設(shè)備提供工作電源。

其中，處理器105采用ARM Cortex處理器STM32F407VG，ARM Cortex系列是第一代的，一個為廣泛的技術(shù)需求提供標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的處理器。與其他的ARM處理器不同，Cortex系列是一個完整的處理器核心，一個標(biāo)準(zhǔn)的CPU和系統(tǒng)架構(gòu)。它有著高性能、低成本、低功耗的特點。

電源轉(zhuǎn)換電路204將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V，向CAN驅(qū)動電路A 205、CAN驅(qū)動電路B 206以及處理器207供電。CAN驅(qū)動電路A 205、CAN驅(qū)動電路B 206將CAN總線上的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，傳輸給處理器207進(jìn)行處理和計算。處理器207將CAN總線上的控制信號轉(zhuǎn)換為多路控制信號，輸出給多個數(shù)字輸出電路208。多個數(shù)字輸出電路208通過前面板接口209與受控設(shè)備連接，控制供電電源接通或斷開與受控設(shè)備之間的電連接，從而控制受控設(shè)備執(zhí)行對應(yīng)動作。

若CAN總線A 203為預(yù)設(shè)主總線，通常情況下，控制單元可通過背板接口201向CAN總線A 203發(fā)送控制信號，通過該CAN總線A 203連接的CAN驅(qū)動電路A 205傳輸至處理器，處理器207對控制信號進(jìn)行處理后，根據(jù)該處理后的電壓信號控制多個數(shù)字輸出電路208，使得該多個數(shù)字輸出電路208基于該控制信號控制供電電源接通或斷開與受控設(shè)備之間的電連接，從而控制受控設(shè)備執(zhí)行對應(yīng)動作。

若CAN總線A 203出現(xiàn)故障，則使用CAN總線B 204進(jìn)行主控單元與處理器207之間的通信。

本發(fā)明還提供一種數(shù)字輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明提供的數(shù)字輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖。上述圖1和圖2中任一所述的數(shù)字輸出電路可以如圖3所示。當(dāng)然，上述圖1和圖2中任一所述的數(shù)字輸出電路還可以為其他結(jié)構(gòu)，圖3僅為一種實例，本發(fā)明不以此作為限制。

如圖3所示，數(shù)字輸出電路包括：光耦合器件1 301、光電耦合器件2 302、繼電器303、常閉觸點304、常開觸點305、公共端306。光電耦合器1 301接收處理器發(fā)送的控制信號。控制信號可以是處理器發(fā)送的數(shù)字輸出(DigitalOutput，簡稱DO)信號。光電耦合器2 302向處理器發(fā)送反饋信號DOFK。

控制信號DO1作為光電耦合器件1 301的一個輸入端，光電耦合器件1301與光電耦合器件2 302和繼電器303相連，反饋信號DOFK1作為光電耦合器件2 302的輸出，常開觸點305和常閉觸點304與繼電器303的輸出端相連，公共端306通過常開觸點305或常閉觸點304供電。常開觸點305和常閉觸點304用于連接受控設(shè)備，公共端306為受控設(shè)備提供電源。若控制信號DO1為第一電壓時，光電耦合器1 301導(dǎo)通，以使繼電器303導(dǎo)電，并觸發(fā)繼電器303的常開觸點305與公共端306連接。若控制信號DO1為第二電壓時，光電耦合器1 301截止，使繼電器303掉電，并觸發(fā)繼電器303的常閉觸點304閉合，繼電器303的常閉觸點304與公共端306連接。光電耦合器2 302為處理器提供反饋信號DOFK1。該數(shù)字輸出電路通過控制供電電源接通或斷開與受控設(shè)備之間的電連接，實現(xiàn)對受控設(shè)備的控制。

本發(fā)明還提供一種總線驅(qū)動電路。圖4為本發(fā)明提供的總線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。上述圖1和圖2中任一所述的總線驅(qū)動電路可以如圖3所示。當(dāng)然，上述圖1和圖2中任一所述的總線驅(qū)動電路還可以為其他結(jié)構(gòu)，圖3僅為一種實例，本發(fā)明不以此作為限制。

該總線可以為CAN總線，總線驅(qū)動電路405為CAN驅(qū)動電路?？偩€驅(qū)動電路可包括：總線驅(qū)動芯片401、共模電感芯片402、指示電路403。指示電路403與共模電感芯片402連接，共模電感芯片402與總線驅(qū)動芯片401相連。指示電路403可向共模電感芯片402發(fā)送高電平信號或低電平信號，該指示電路403也可接收共模電感芯片402發(fā)送的高電平信號或低電平信號。

總線驅(qū)動芯片401用于接收經(jīng)共模電感芯片402處理后的信號，并根據(jù)共模電感芯片402處理后的信號得到控制信號，并輸出至處理器。

總線驅(qū)動芯片401還用于接收處理器發(fā)送的反饋信號，處理后得到高電平信號和低電平信號，并傳輸至共模電感芯片402。

該控制信號可以為圖4所示的CAN1 RX信號。該反饋信號可以為圖4所示的CAN1 TX信號。指示電路403用于去除電路中的浪涌電流。

其中，總線驅(qū)動芯片401可以是TJA1050驅(qū)動芯片，TJA1050是飛利浦(Philips)公司的高速CAN總線驅(qū)動器。當(dāng)然，該驅(qū)動芯片也可以為其他型號的驅(qū)動芯片，本發(fā)明不以此作為限制。

本發(fā)明還提供一種處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為在本發(fā)明提供的一種處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。上述圖1和圖2中任一所述的處理器可以如圖5所示。當(dāng)然，上述圖1和圖2中任一所述的處理器還可以為其他結(jié)構(gòu)，圖5僅為一種實例，本發(fā)明不以此作為限制。

處理器500包括：第一總線輸入接口501、第一總線輸出接口502、第二總線輸入接口503、第二總線輸出接口504、外設(shè)控制接口505、反饋接口506。

第一總線輸入接口501用于接收總線驅(qū)動電路的控制信號CAN1_RX。第二總線輸入接口503用于接收總線驅(qū)動電路的控制信號CAN2_RX。

反饋接口506接收來自數(shù)字輸出電路發(fā)送的反饋信號，外設(shè)控制接口505用于將控制信號傳輸至數(shù)字輸出電路。第一總線輸出接口502和第二總線輸出接口504用于向總線驅(qū)動電路發(fā)送反饋信號。

處理器可選用ARM Cortex STM32F407VG。第一總線輸入接口501可以是處理器的引腳PA11、第一總線輸出接口502可以為引腳PA12，第二總線輸入接口503可以為引腳PB5，第二總線輸出接口504可以為引腳PB6。外設(shè)控制接口505可以為處理器的引腳PD0-PD7，反饋接口506可以為引腳PE0-PE7。

本發(fā)明還提供一種RIOM。圖6為本發(fā)明提供的一種RIOM的結(jié)構(gòu)示意圖。該RIOM包括控制單元602和數(shù)字輸出板卡601。所述控制單元602與數(shù)字輸出板卡601通過多路總線603連接。

數(shù)字輸出板卡601為上述圖1至圖2中任一所述的數(shù)字輸出板卡。

本發(fā)明提供的RIOM包括的數(shù)字輸出板卡，由于包括多路總線和多個總線驅(qū)動電路，當(dāng)其中一路總線或者該一路總線連接的總線驅(qū)動電路存在故障時，主控單元可通過該多路總線中的其他任一總線，以及該其他任一總線連接的總線驅(qū)動電路向處理器傳輸控制信號，因而可保證數(shù)字輸出板卡的處理器與主控單元間的正常通信，保證列車運行安全。

本發(fā)明還提供一種列車控制系統(tǒng)。圖7為本發(fā)明提供的一種列車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，該列車控制系統(tǒng)包括MVB網(wǎng)關(guān)701、RIOM 702和受控設(shè)備703。MVB網(wǎng)關(guān)701與RIOM 702連接，RIOM 702與受控設(shè)備703連接；RIOM 702為上述圖6的RIOM；

MVB網(wǎng)關(guān)701，用于將控制信號傳輸至RIOM 702的控制單元；

RIOM 702的控制單元，用于將該控制單元接收到的控制信號通過RIOM702的數(shù)字輸出板卡傳輸至受控設(shè)備703。

可選的，MVB網(wǎng)關(guān)701，還用于按照預(yù)設(shè)的周期向RIOM 702的控制單元發(fā)送設(shè)備查詢命令。

RIOM 702的控制單元，還用于根據(jù)所述設(shè)備查詢命令向MVB網(wǎng)關(guān)701上報RIOM 702的數(shù)字輸出板卡連接的受控設(shè)備703的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

可選的，MVB網(wǎng)關(guān)701，還用于根據(jù)受控設(shè)備703的狀態(tài)數(shù)據(jù)確定該控制信號。

本發(fā)明提供的列車控制系統(tǒng)中的RIOM包括的數(shù)字輸出板卡，由于包括多路總線和多個總線驅(qū)動電路，當(dāng)其中一路總線或者該一路總線連接的總線驅(qū)動電路存在故障時，主控單元可通過該多路總線中的其他任一總線，以及該其他任一總線連接的總線驅(qū)動電路向處理器傳輸控制信號，因而可保證數(shù)字輸出板卡的處理器與主控單元間的正常通信，保證列車運行安全。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對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)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。