本發(fā)明屬于列車通信技術領域，涉及列車用CAN通信轉(zhuǎn)換技術，具體地說，涉及一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法及轉(zhuǎn)換模塊。

背景技術：

CAN(Controller Area Network的簡稱，即控制器局域網(wǎng))總線是一種用于實時應用的多主方式串行通信總線協(xié)議，具有很多優(yōu)越的特性。其優(yōu)點包括：使用成本低；具有極高的總線利用率；數(shù)據(jù)的傳輸距離遠，長達10km；數(shù)據(jù)傳輸速率高，可高達1Mbit/s；可根據(jù)報文的ID決定接收獲屏蔽該報文；具有可靠的錯誤處理和檢錯機制；發(fā)送的信息遭到破壞后，可以自動重發(fā)；節(jié)點在錯誤嚴重的情況下可自動退出總線；報文不包含源地址或目標地址，僅用標識符來指示功能信息、優(yōu)先級信息。因此，CAN總線通信在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制和安全防護等領域中獲得廣泛的應用。

在軌道交通列車應用中，CAN總線最初僅僅用于設備級的網(wǎng)絡中。隨著車載設備的模塊化設計，設備內(nèi)部不同模塊之間也需要快速可靠地進行通信。因此，CAN總線通信也可用于設備內(nèi)部通信網(wǎng)絡，即模塊級網(wǎng)絡。

為了實現(xiàn)設備級網(wǎng)絡之間、模塊級網(wǎng)絡之間以及設備級網(wǎng)絡與模塊級網(wǎng)絡之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸，同時保證冗余或可擴展功能，轉(zhuǎn)換設備需要具有至少三路CAN總線。現(xiàn)有的大多設備采用的CPU最多內(nèi)嵌兩個CAN控制器，僅具有兩路CAN總線。單CPU不能滿足三路CAN總線的要求，若增加外部CAN控制器，則控制速度太慢；若采用多個CPU，則增加了電路的復雜性和CPU總線間的數(shù)據(jù)交互。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在CAN總線接口較少或控制速度慢、電路復雜、數(shù)據(jù)交互困難等上述問題，提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法及轉(zhuǎn)換模塊，能夠滿足三路CAN總線的要求，以簡單的電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速可靠傳輸，實現(xiàn)了設備級網(wǎng)絡之間、模塊級網(wǎng)絡之間以及設備級網(wǎng)絡與模塊級網(wǎng)絡之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，含有以下步驟：

CAN通信轉(zhuǎn)換模塊初始化，完成ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊以及變量初始化；

ARM處理器中斷服務，提供由通用定時器模塊所產(chǎn)生的主循環(huán)的時間周期以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收；

主循環(huán)，主循環(huán)采用的CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為：CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊分別連接兩個從設備的設備級CAN總線，并采取點對點的方式傳輸數(shù)據(jù)，CAN3收發(fā)接口模塊連接主設備內(nèi)部的模塊級CAN總線；主循環(huán)采用以下運行模式運行：ARM處理器將CAN3收發(fā)接口模塊收到的數(shù)據(jù)重新打包，同時通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊發(fā)送至從設備；ARM處理器將CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊收到的數(shù)據(jù)重新打包，同時通過CAN3收發(fā)接口模塊發(fā)送至主設備的其他相關模塊。

優(yōu)選的，主循環(huán)采用的運行模式運行的具體步驟如下：

(1)ARM處理器按照時間周期T1通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊分別同時通過CAN總線向兩個從設備發(fā)送報文TX_MSG11和報文TX_MSG21，報文TX_MSG11和報文TX_MSG21為數(shù)據(jù)幀，觸發(fā)從設備的響應；

(2)ARM處理器按照時間周期T2通過CAN3收發(fā)接口模塊向主設備其它模塊發(fā)送固定的報文TX_MSG31，報文TX_MSG31為數(shù)據(jù)幀，報文TX_MSG31中含有CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)；

(3)當ARM處理器從CAN1收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF1，并設置CAN1收發(fā)接口模塊的ID接收標志為有效；或當ARM處理器從CAN2收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF2，并設置CAN2收發(fā)接口模塊的ID接收標志為有效；

(4)ARM處理器檢測到CAN1收發(fā)接口模塊的ID接收標志有效或CAN2收發(fā)接口模塊的ID接收標志有效，則會將緩存區(qū)BUFF1或緩存區(qū)BUFF2中的數(shù)據(jù)通過CAN3收發(fā)接口模塊對應的報文TX_MSG3_X轉(zhuǎn)發(fā)出去，下標X對應于不同的ID接收標志；

(5)當ARM處理器從CAN3收發(fā)接口模塊接收到有效報文時，根據(jù)該報文同時更新報文TX_MSG11和報文TX_MSG21的數(shù)據(jù)內(nèi)容；

(6)ARM處理器以時間周期T3檢測CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)，根據(jù)CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)更新報文TX_MSG31中的相關數(shù)據(jù)。

為了達到上述目的，本發(fā)明另提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，含有以下步驟：

CAN通信轉(zhuǎn)換模塊初始化，完成ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊以及變量初始化；

ARM處理器中斷服務，提供由通用定時器模塊所產(chǎn)生的主循環(huán)的時間周期以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收；

主循環(huán)，主循環(huán)采用的CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為：主設備、CAN1收發(fā)接口模塊、以串聯(lián)方式形成鏈路的多個設備、CAN2收發(fā)接口模塊依次以點對點的方式首尾連接形成環(huán)路，CAN3收發(fā)接口模塊連接主設備內(nèi)部的模塊級CAN總線；主循環(huán)采用以下運行模式運行：ARM處理器通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊接收整個環(huán)路上全部從設備的數(shù)據(jù)，CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊接收的數(shù)據(jù)互為冗余，經(jīng)ARM處理器校驗數(shù)據(jù)的有效性后，通過CAN3收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)至主設備的其他模塊；ARM處理器通過CAN3收發(fā)接口模塊接收來自內(nèi)部模塊級CAN總線的主設備控制器命令時，ARM處理器通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊向相鄰的從設備轉(zhuǎn)發(fā)。

優(yōu)選的，主循環(huán)采用的運行模式運行的具體步驟如下：

(1)ARM處理器按照時間周期T1通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊分別同時通過CAN總線向從設備發(fā)送報文TX_MSG11和報文TX_MSG21，報文TX_MSG11和報文TX_MSG21為數(shù)據(jù)幀，觸發(fā)從設備的響應；

(2)ARM處理器按照時間周期T2通過CAN3收發(fā)接口模塊向主設備發(fā)送固定的報文TX_MSG31，報文TX_MSG31為數(shù)據(jù)幀，報文TX_MSG31中含有從設備鏈路的連接狀態(tài)；

(3)當ARM處理器從CAN1收發(fā)接口模塊或CAN2收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF，并設置外部數(shù)據(jù)接收標志為有效；

(4)ARM處理器檢測到外部數(shù)據(jù)接收標志有效，則以周期T3將ARM處理器的緩存區(qū)BUFF中的數(shù)據(jù)通過CAN3收發(fā)接口模塊對應的報文TX_MSG3_X轉(zhuǎn)發(fā)出去，下標X對應于不同的ID接收標志；

(5)當ARM處理器從CAN3收發(fā)接口模塊接收到有效報文時，將其通過CAN1收發(fā)接口模塊的報文TX_MSG11和CAN2收發(fā)接口模塊的報文TX_MSG21分別轉(zhuǎn)發(fā)出去；

(6)ARM處理器以時間周期T3檢測檢測整個鏈路從設備的連接狀態(tài)，并根據(jù)該狀態(tài)更新報文TX_MSG31中的相關數(shù)據(jù)。

為了達到上述目的，本發(fā)明又提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，含有以下步驟：

CAN通信轉(zhuǎn)換模塊初始化，完成ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊以及變量初始化；

ARM處理器中斷服務，提供由通用定時器模塊所產(chǎn)生的主循環(huán)的時間周期以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收；

主循環(huán)，主循環(huán)采用的CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為：主設備通過CAN1收發(fā)接口模塊連接至主設備的設備級CAN1總線，主設備通過CAN2收發(fā)接口模塊與從設備點對點連接，CAN3收發(fā)接口模塊連接主設備內(nèi)部的模塊級CAN總線；主循環(huán)采用以下運行模式運行：ARM處理器通過CAN3收發(fā)接口模塊接收主設備的其他模塊的報文，并對報文數(shù)據(jù)進行邏輯處理后通過CAN1收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)；ARM處理器通過CAN2收發(fā)接口模塊接收從設備的報文，并將報文數(shù)據(jù)直接通過CAN1收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)；當ARM處理器通過CAN1收發(fā)接口模塊從設備級CAN1總線接收到報文時，ARM處理器將主設備需要的報文通過CAN3收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)，將從設備需要的報文通過CAN2收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)。

優(yōu)選的，主循環(huán)采用的運行模式運行的具體步驟如下：

(1)ARM處理器按照時間周期T1通過CAN1收發(fā)接口模塊向設備級CAN1總線發(fā)送報文TX_MSG11-TX_MSG1n，n為大于1的自然數(shù)，報文TX_MSG11-TX_MSG1n為數(shù)據(jù)幀；

(2)ARM處理器按照時間周期T2通過CAN2收發(fā)接口模塊向從設備發(fā)送報文TX_MSG21-TX_MSG2n，n為大于1的自然數(shù)，報文TX_MSG21-TX_MSG2n為數(shù)據(jù)幀；

(3)ARM處理器按照時間周期T3通過CAN3收發(fā)接口模塊向主設備發(fā)送固定的報文TX_MSG31-TX_MSG3n，n為大于1的自然數(shù)，報文TX_MSG31-TX_MSG3n為數(shù)據(jù)幀；

(4)當ARM處理器從CAN1收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF1；

(5)當ARM處理器從CAN2收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF2；

(6)當ARM處理器從CAN3收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，ARM處理器對報文中的數(shù)據(jù)進行邏輯處理后，將處理完畢的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF3；

(7)ARM處理器以時間周期T4檢測CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)；

(8)ARM處理器以時間周期T5更新CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊待發(fā)送數(shù)據(jù)，包括用緩存區(qū)BUFF2中的數(shù)據(jù)、緩存區(qū)BUFF3中的數(shù)據(jù)、CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)和CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)更新TX_MSG11-TX_MSG1n，用緩存區(qū)BUFF1中的數(shù)據(jù)更新TX_MSG21-TX_MSG2n，以及用緩存區(qū)BUFF1中的數(shù)據(jù)、CAN1收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)和CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)更新TX_MSG31-TX_MSG3n。

為了達到上述目的，基于上述轉(zhuǎn)換控制方法，本發(fā)明還提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換模塊，包括ARM處理器、內(nèi)嵌于ARM處理器中的三路CAN通信控制器以及與ARM處理器連接的數(shù)字量輸入接口單元，每路CAN通信控制器均連接有一路用于連接CAN總線的CAN收發(fā)接口模塊，分別為CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊和CAN3收發(fā)接口模塊；ARM處理器分別與三路CAN收發(fā)接口模塊之間均連接有0V或3.3V的脈沖信號，用于CAN接收和CAN發(fā)送，ARM處理器與數(shù)字量輸入接口單元之間連接有0V或3.3V的數(shù)字量信號，用于提供數(shù)字量輸入狀態(tài)。

優(yōu)選的，三路CAN收發(fā)接口模塊中，CAN1收發(fā)接口模塊和CAN2收發(fā)接口模塊均為隔離的CAN收發(fā)電路，均包括一個隔離式CAN總線收發(fā)器以及由+5V轉(zhuǎn)+5V的電源隔離模塊，將CAN1總線接收、CAN1總線發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換為符合CAN通信標準的差分信號CAN1H、CAN1L，以及CAN2總線接收、CAN2總線發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換為符合CAN通信標準的差分信號CAN2H、CAN2L；CAN3收發(fā)接口模塊為非隔離的CAN收發(fā)電路，包括一CAN總線收發(fā)器，將CAN3接收、CAN3發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換為符合CAN通信標準的差分信號CAN3H、CAN3L。

優(yōu)選的，所述數(shù)字量輸入接口單元包含數(shù)字量隔離器，將外部的+5V電平轉(zhuǎn)換為隔離的適用于ARM處理器的+3.3V電平。

優(yōu)選的，連接CAN1收發(fā)接口模塊的CAN1總線和連接CAN2收發(fā)接口模塊的CAN2總線為設備級CAN總線，用于負責設備之間的通信；連接CAN3收發(fā)接口模塊的CAN3總線為模塊級CAN總線，用于負責單個設備內(nèi)部模塊間的通信。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

(1)本發(fā)明提供的CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，采用ARM處理器實現(xiàn)CAN通信，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與數(shù)據(jù)處理相結(jié)合，能夠擴展出多種控制方案，采用主從結(jié)構(gòu)形式的三種運行模式：單個從設備可通過設備級CAN總線接到主設備，并通過主設備模塊級CAN總線接入主設備上一級CAN網(wǎng)絡模塊；兩個從設備可通過設備級CAN總線接到主設備，并通過主設備模塊級CAN總線接入主設備列車網(wǎng)絡模塊；多個從設備可通過設備級CAN總線接到主設備，并通過主設備模塊級CAN總線接入主設備列車網(wǎng)絡模塊，控制方案靈活。

(2)本發(fā)明提供的CAN通信轉(zhuǎn)換模塊電路結(jié)構(gòu)簡單，以簡單的電路實現(xiàn)了設備級網(wǎng)絡之間、模塊級網(wǎng)絡之間以及設備級網(wǎng)絡與模塊級網(wǎng)絡之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸，并且能夠?qū)崿F(xiàn)冗余或可擴展，具有三路CAN收發(fā)接口，能夠滿足三路CAN總線的要求，控制方案靈活，采用主從結(jié)構(gòu)，通過主設備保證一個或多個從設備與列車網(wǎng)絡間接通信，使整車的網(wǎng)絡簡化且清晰，系統(tǒng)安全可靠，降低了整車的成本。

(3)本發(fā)明提供的CAN通信轉(zhuǎn)換模塊采用模塊化設計，推動了列車網(wǎng)絡設備的模塊化設計，CAN通信轉(zhuǎn)換模塊中的CAN收發(fā)接口模塊可以為符合CAN通信標準的不同模塊，維護時只需更換需要維修的模塊即可，降低了設計和維護成本，同時便于設備維護人員進行維護和維修。

(4)本發(fā)明提供的CAN通信轉(zhuǎn)換模塊及控制方法，采用適合于鐵路應用的ARM處理器，該處理器具有雙ARM Cortex-R4F核架構(gòu)、雙核鎖步運行檢、FLASH和RAM校驗和保護機制、時鐘和電壓監(jiān)控等，用硬件提供安全特性、檢測是否有隨機故障，避免系統(tǒng)出錯，支持IEC61508最高等級的SIL-3安全標準，適用于列車軸溫監(jiān)測裝置、煙火報警裝置、充電機等列車網(wǎng)絡設備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法的主循環(huán)CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明圖1實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法的主循環(huán)流程圖。

圖3為本發(fā)明另一實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法的主循環(huán)CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明圖3實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法的主循環(huán)流程圖。

圖5為本發(fā)明又一實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法的主循環(huán)CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明圖5實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法的主循環(huán)流程圖。

圖7為本發(fā)明一實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換模塊的硬件結(jié)構(gòu)簡圖。

圖8為本發(fā)明一實施例中基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換模塊的ARM處理器的邏輯框架圖。

具體實施方式

下面，通過示例性的實施方式對本發(fā)明進行具體描述。然而應當理解，在沒有進一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實施方式中。

本發(fā)明一實施例，提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，含有以下步驟：

S1、CAN通信轉(zhuǎn)換模塊初始化，完成ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊以及變量初始化；所述的變量包括ID接收標志、發(fā)送的報文數(shù)據(jù)和接收的報文數(shù)據(jù)。

更具體的說，將ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊初始化為工作前的初始狀態(tài)，將變量進行初始化是指將所有變量初始化為零。

S2、ARM處理器中斷服務，提供由通用定時器模塊所產(chǎn)生的主循環(huán)的時間周期以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收。

S3、主循環(huán)，根據(jù)以下CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及運行模式運行；參見圖1，CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為：CAN1收發(fā)接口模塊連接從設備1的設備級CAN總線，并采取點對點的方式傳輸數(shù)據(jù)；CAN2收發(fā)接口模塊連接從設備2的設備級CAN總線，并采取點對點的方式傳輸數(shù)據(jù)；CAN3收發(fā)接口模塊連接主設備內(nèi)部的模塊級CAN3總線；運行模式為：ARM處理器將CAN3收發(fā)接口模塊收到的數(shù)據(jù)重新打包，同時通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊發(fā)送至從設備；ARM處理器將CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊收到的數(shù)據(jù)重新打包，同時通過CAN3收發(fā)接口模塊發(fā)送至主設備的其他相關模塊。

參見圖2，主循環(huán)的具體步驟如下：

S31：ARM處理器按照時間周期T1通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊分別同時通過CAN總線向兩個從設備發(fā)送報文TX_MSG11和報文TX_MSG21，報文TX_MSG11和報文TX_MSG21為數(shù)據(jù)幀，觸發(fā)從設備的響應。

S32：ARM處理器按照時間周期T2通過CAN3收發(fā)接口模塊向主設備發(fā)送固定的報文TX_MSG31，報文TX_MSG31為數(shù)據(jù)幀，報文TX_MSG31中含有CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)。

S33：當ARM處理器從CAN1收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF1，并設置CAN1收發(fā)接口模塊的ID接收標志為有效；或當ARM處理器從CAN2收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF2，并設置CAN2收發(fā)接口模塊的ID接收標志為有效。

S34：ARM處理器檢測到CAN1收發(fā)接口模塊的ID接收標志有效或CAN2收發(fā)接口模塊的ID接收標志有效，則ARM處理器會將緩存區(qū)BUFF1或緩存區(qū)BUFF2中的數(shù)據(jù)通過CAN3收發(fā)接口模塊對應的報文TX_MSG3_X轉(zhuǎn)發(fā)出去，下標X對應于不同的ID接收標志，并清除CAN1收發(fā)接口模塊的ID有效接收標志或CAN2收發(fā)接口模塊的ID有效接收標志。

S35：當ARM處理器從CAN3收發(fā)接口模塊接收到有效報文時，根據(jù)該報文同時更新報文TX_MSG11和報文TX_MSG21的數(shù)據(jù)內(nèi)容；

S36：ARM處理器以時間周期T3檢測CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)，根據(jù)CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)更新報文TX_MSG31中的相關數(shù)據(jù)。

本實施例上述控制方法適用于單個從設備與主設備之間的通信。

為了便于工作人員查看ARM處理器的運行狀況以及三個收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)，及時了解ARM處理器及CAN收發(fā)接口模塊的工作狀態(tài)，進一步保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴⒁妶D2，在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，在步驟S36之后，ARM處理器以時間周期T4通過指示燈顯示ARM處理器運行狀況以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)。本實施例所述控制方法同樣適用于單個從設備與主設備之間的通信。

本發(fā)明另一實施例，提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，含有以下步驟：

S1：CAN通信轉(zhuǎn)換模塊初始化，完成ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊以及變量初始化；所述的變量包括ID接收標志、發(fā)送的報文數(shù)據(jù)和接收的報文數(shù)據(jù)。

更具體的說，將ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊初始化為工作前的初始狀態(tài)，將變量進行初始化是指將所有變量初始化為零。

S2：ARM處理器中斷服務，提供由通用定時器模塊所產(chǎn)生的主循環(huán)的時間周期以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收。

S3：主循環(huán)，根據(jù)以下CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及運行模式運行；參見圖3，CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為：主設備、CAN1收發(fā)接口模塊、以串聯(lián)方式形成鏈路的多個設備、CAN2收發(fā)接口模塊依次以點對點的方式首尾連接形成環(huán)路，CAN3收發(fā)接口模塊連接主設備內(nèi)部的模塊級CAN3總線；運行模式為：ARM處理器通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊接收整個環(huán)路上全部從設備的數(shù)據(jù)，CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊接收的數(shù)據(jù)互為冗余，經(jīng)ARM處理器校驗數(shù)據(jù)的有效性后，通過CAN3收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)至主設備的其他模塊；ARM處理器通過CAN3收發(fā)接口模塊接收來自內(nèi)部模塊級CAN3總線的主設備控制器命令時，ARM處理器通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊向相鄰的從設備轉(zhuǎn)發(fā)。

參見圖4，主循環(huán)的具體步驟如下：

S31：ARM處理器按照時間周期T1通過CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊分別同時通過CAN總線向從設備發(fā)送報文TX_MSG11和報文TX_MSG21，報文TX_MSG11和報文TX_MSG21為數(shù)據(jù)幀，觸發(fā)從設備的響應；

S32：ARM處理器按照時間周期T2通過CAN3收發(fā)接口模塊向主設備發(fā)送固定的報文TX_MSG31，報文TX_MSG31為數(shù)據(jù)幀，報文TX_MSG31中含有從設備鏈路的連接狀態(tài)；

S33：當ARM處理器從CAN1收發(fā)接口模塊或CAN2收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF，并設置外部數(shù)據(jù)接收標志為有效；

S34：ARM處理器檢測到外部數(shù)據(jù)接收標志有效，則以周期T3將ARM處理器的緩存區(qū)BUFF中的數(shù)據(jù)通過CAN3收發(fā)接口模塊對應的報文TX_MSG3_X轉(zhuǎn)發(fā)出去，下標X對應于不同的ID接收標志，并清除CAN1收發(fā)接口模塊的ID有效接收標志或CAN2收發(fā)接口模塊的ID有效接收標志。

S35：當ARM處理器從CAN3收發(fā)接口模塊接收到有效報文時，將其通過CAN1收發(fā)接口模塊的報文TX_MSG11和CAN2收發(fā)接口模塊的報文TX_MSG21分別轉(zhuǎn)發(fā)出去；

S36：ARM處理器以時間周期T3檢測檢測整個鏈路從設備的連接狀態(tài)，并根據(jù)該狀態(tài)更新報文TX_MSG31中的相關數(shù)據(jù)。

本實施例上述所述控制方法適用于兩個從設備與主設備之間的通信。

為了便于工作人員查看ARM處理器的運行狀況以及三個收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)，及時了解ARM處理器及CAN收發(fā)接口模塊的工作狀態(tài)，進一步保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。參見圖4，在本發(fā)明另一優(yōu)選實施例中，在步驟S36之后，ARM處理器以時間周期T4通過指示燈顯示ARM處理器運行狀況以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)。本實施例所述控制方法同樣適用于兩個從設備與主設備之間的通信。本發(fā)明又一實施例，提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法，含有以下步驟：

S1：CAN通信轉(zhuǎn)換模塊初始化完成ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊以及變量初始化；所述的變量包括ID接收標志、發(fā)送的報文數(shù)據(jù)和接收的報文數(shù)據(jù)。

更具體的說，將ARM處理器硬件、通用定時器模塊、CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊初始化為工作前的初始狀態(tài)，將變量進行初始化是指將所有變量初始化為零。

S2：ARM處理器中斷服務，提供由通用定時器模塊所產(chǎn)生的主循環(huán)的時間周期以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收。

S3：主循環(huán)，根據(jù)以下CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及運行模式運行；參見圖5，CAN網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為：主設備通過CAN1收發(fā)接口模塊連接至主設備的設備級CAN1總線，主設備通過CAN2收發(fā)接口模塊與從設備點對點連接，CAN3收發(fā)接口模塊連接主設備內(nèi)部的模塊級CAN3總線；運行模式為：ARM處理器通過CAN3收發(fā)接口模塊接收主設備的其他模塊的報文，并對報文數(shù)據(jù)進行邏輯處理后通過CAN1收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)；ARM處理器通過CAN2收發(fā)接口模塊接收從設備的報文，并將報文數(shù)據(jù)直接通過CAN1收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)；當ARM處理器通過CAN1收發(fā)接口模塊從設備級CAN1總線接收到報文時，ARM處理器將主設備需要的報文通過CAN3收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)，將從設備需要的報文通過CAN2收發(fā)接口模塊轉(zhuǎn)發(fā)。

參見圖6，主循環(huán)的具體步驟如下：

S31：ARM處理器按照時間周期T1通過CAN1收發(fā)接口模塊向設備級CAN1總線發(fā)送報文TX_MSG11-TX_MSG1n，n為大于1的自然數(shù)，報文TX_MSG11-TX_MSG1n為數(shù)據(jù)幀；

S32：ARM處理器按照時間周期T2通過CAN2收發(fā)接口模塊向從設備發(fā)送報文TX_MSG21-TX_MSG2n，n為大于1的自然數(shù)，報文TX_MSG21-TX_MSG2n為數(shù)據(jù)幀；

S33：ARM處理器按照時間周期T3通過CAN3收發(fā)接口模塊向主設備發(fā)送固定的報文TX_MSG31-TX_MSG3n，n為大于1的自然數(shù)，報文TX_MSG31-TX_MSG3n為數(shù)據(jù)幀；

S34：當ARM處理器從CAN1收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF1；

S35：當ARM處理器從CAN2收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，將報文中的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF2；

S36：當ARM處理器從CAN3收發(fā)接口模塊接收到的報文具有符合配置要求的ID時，ARM處理器對報文中的數(shù)據(jù)進行邏輯處理后，將處理完畢的數(shù)據(jù)放入ARM處理器的緩存區(qū)BUFF3；

S37：ARM處理器以時間周期T4檢測CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)；

S38：ARM處理器以時間周期T5更新CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊待發(fā)送數(shù)據(jù)，包括用緩存區(qū)BUFF2中的數(shù)據(jù)、緩存區(qū)BUFF3中的數(shù)據(jù)、CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)和CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)更新TX_MSG11-TX_MSG1n，用緩存區(qū)BUFF1中的數(shù)據(jù)更新TX_MSG21-TX_MSG2n，以及用緩存區(qū)BUFF1中的數(shù)據(jù)、CAN1收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)和CAN2收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)更新TX_MSG31-TX_MSG3n。

本實施例上述所述控制方法適用于多個從設備與主設備之間的通信。

為了便于工作人員查看ARM處理器的運行狀況以及三個收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)，及時了解ARM處理器及CAN收發(fā)接口模塊的工作狀態(tài)，進一步保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。參見圖2，在本發(fā)明又一優(yōu)選實施例中，在步驟S38之后，ARM處理器以時間周期T6通過指示燈顯示ARM處理器運行狀況以及CAN1收發(fā)接口模塊、CAN2收發(fā)接口模塊、CAN3收發(fā)接口模塊的接收狀態(tài)。本實施例所述控制方法同樣適用于多個從設備與主設備之間的通信。

參見圖7、圖8，本發(fā)明一實施例中，基于上述實施例所述CAN通信轉(zhuǎn)換控制方法,提供了一種基于ARM的列車用CAN通信轉(zhuǎn)換模塊，包括ARM處理器、內(nèi)嵌于ARM處理器中的三路CAN通信控制器以及與ARM處理器連接的數(shù)字量輸入接口單元，CAN1通信控制器連接有用于連接CAN1總線的CAN1收發(fā)接口模塊，CAN2通信控制器連接有用于連接CAN2總線的CAN2收發(fā)接口模塊，CAN3通信控制器連接有用于連接CAN3總線的CAN3收發(fā)接口模塊；ARM處理器分別與三路CAN收發(fā)接口模塊之間均連接有0V或3.3V的脈沖信號，用于CAN接收和CAN發(fā)送，ARM處理器與數(shù)字量輸入接口單元之間連接有0V或3.3V的數(shù)字量信號，用于提供數(shù)字量輸入狀態(tài)。

為了實現(xiàn)三路CAN收發(fā)接口模塊的對總線發(fā)送的信號進行轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)發(fā)出去，在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，三路CAN收發(fā)接口模塊中，CAN1收發(fā)接口模塊包括一個隔離式CAN總線收發(fā)器和一個由+5V轉(zhuǎn)+5V的電源隔離模塊，電源隔離模塊為隔離式CAN總線收發(fā)器供電，隔離式CAN總線收發(fā)器將CAN1總線接收、CAN1總線發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換為符合CAN通信標準的差分信號CAN1H、CAN1L轉(zhuǎn)發(fā)出去。同樣地，CAN2收發(fā)接口模塊包括一個隔離式CAN總線收發(fā)器和一個由+5V轉(zhuǎn)+5V的電源隔離模塊，電源隔離模塊為隔離式CAN總線收發(fā)器供電，隔離式CAN總線收發(fā)器將CAN2總線接收、CAN2總線發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換為符合CAN通信標準的差分信號CAN2H、CAN2L轉(zhuǎn)發(fā)出去。CAN3收發(fā)接口模塊為非隔離的CAN收發(fā)電路，包括一CAN總線收發(fā)器，CAN總線收發(fā)器將CAN3接收、CAN3發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換為符合CAN通信標準的差分信號CAN3H、CAN3L轉(zhuǎn)發(fā)出去。在本發(fā)明一更優(yōu)選實施例中，所述隔離式CAN總線收發(fā)器采用CAN總線收發(fā)器IS01050DUB，電源隔離模塊采用電源隔離模塊DRC010505U,CAN總線收發(fā)器采用CAN總線收發(fā)器SN65HVD232D。

為了使外部數(shù)字量輸入電平轉(zhuǎn)換為適于ARM處理器使用的電平輸入，在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，所述數(shù)字量輸入接口單元包含數(shù)字量隔離器，將外部的+5V電平轉(zhuǎn)換為隔離的適用于ARM處理器的+3.3V電平。在本發(fā)明一更優(yōu)選實施例中，所述數(shù)字量隔離器采用數(shù)字量隔離器IS07240CDWR。

為了實現(xiàn)設備的外部通信和內(nèi)部通信，參見圖7，在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，連接CAN1收發(fā)接口模塊的CAN1總線和連接CAN2收發(fā)接口模塊的CAN2總線為設備級CAN總線，用于負責設備之間的通信，CAN1總線和CAN2總線的波特率均設置為100kbit/s或125kbit/s；連接CAN3收發(fā)接口模塊的CAN3總線為模塊級CAN總線，用于負責單個設備內(nèi)部模塊間的通信，CAN3總線的波特率設置為500kbit/s。

在本發(fā)明上述實施例中，所述ARM處理器為采用雙ARM Cortex-R4F核架構(gòu)的處理器，具有雙核鎖步運行檢、FLASH和RAM校驗和保護機制、時鐘和電壓監(jiān)控等，用硬件提供安全特性、檢測是否有隨機故障，避免系統(tǒng)出錯，支持IEC61508最高等級的SIL-3安全標準，更適合于鐵路應用。

上述實施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。