CN112822290A - 列车网络通信装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种列车网络通信装置、系统及方法，涉及通信领域，该装置包括：控制模块、列车总线驱动模块和以太网驱动模块；列车总线驱动模块与控制模块通信连接，用于获取第一列车总线信号，将第一列车总线信号发送至控制模块；控制模块与以太网驱动模块通信连接，用于接收第一列车总线信号，对第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网驱动模块；以太网驱动模块用于接收第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网。本发明可以把WTB总线上的数据路由到以太网上传输，把以太网数据路由到WTB总线上传输，实现数据在WTB总线和实时以太网上的交换。

Description

列车网络通信装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种列车网络通信装置、系统及方法。

背景技术

列车网络控制与监视系统是列车包括速动车组、客车、机车和地铁核心的子系统之一，它指挥列车各个子系统协调工作，同时监视列车子系统的运行状态，保证列车安全稳定运行。目前，国内外运营的列车多数采用国际列车网络通信标准IEC61375 规定的TCN(Train Communication Network，列车通信网络)网络通讯技术，实现列车网络控制系统数据通信。TCN网络采用WTB+MVB两级总线结构，即列车级的列车总线WTB(Wire Train Bus，绞线式列车总线)和车辆级的多功能车辆总线MVB (Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)两级总线。

近几年以太网技术逐渐应用到列车领域，比如国际上的西门子ICE3型动车组使用实时以太网作为控车网络，国内CR400系列动车组上使用以太网作为信息数据传输网络，国内CR300系列动车组也使用实时以太网作为控车网络。在需要列车级总线为WTB的动车组和列车级总线为实时以太网的动车组重联的工况下，就需要WTB 和ETH(Ethernet，以太网)之间的列车通信网关，路由两个动车组的控制和状态数据。目前，对于如何实现WTB网络与以太网之间的通信，尚未提出更好的方案。

发明内容

本发明提供了一种列车网络通信装置、系统及方法，可以支持WTB数据通信功能和实时以太网通信功能，实现数据在WTB总线和实时以太网上的交换。

第一方面，本发明实施例提供了一种列车网络通信装置，该装置包括：控制模块、列车总线驱动模块和以太网驱动模块；所述列车总线驱动模块与所述控制模块通信连接，用于获取第一列车总线信号，将所述第一列车总线信号发送至所述控制模块；所述控制模块与所述以太网驱动模块通信连接，用于接收所述第一列车总线信号，对所述第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至所述以太网驱动模块；所述以太网驱动模块用于接收所述第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至以太网；所述以太网驱动模块还用于获取第二以太网信号，将所述第二以太网信号发送至所述控制模块；所述控制模块还用于接收所述第二以太网信号，对所述第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至所述列车总线驱动模块；所述列车总线驱动模块还用于接收所述第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至列车总线。

第二方面，本发明实施例还提供一种列车网络通信系统，该系统包括上述列车网络通信装置。

第三方面，本发明实施例还提供一种列车网络通信方法，该方法包括：列车总线驱动模块获取第一列车总线信号，将所述第一列车总线信号发送至控制模块；控制模块接收所述第一列车总线信号，对所述第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至以太网驱动模块；以太网驱动模块接收所述第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至以太网；以太网驱动模块获取第二以太网信号，将所述第二以太网信号发送至控制模块；控制模块接收所述第二以太网信号，对所述第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至列车总线驱动模块；列车总线驱动模块接收所述第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至列车总线。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述列车网络通信方法。

第五方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述列车网络通信方法的计算机程序。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种列车网络通信方案，该方案包括控制模块、列车总线驱动模块和以太网驱动模块；列车总线驱动模块与控制模块通信连接，用于获取第一列车总线信号，将第一列车总线信号发送至控制模块；控制模块与以太网驱动模块通信连接，用于接收第一列车总线信号，对第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网驱动模块；以太网驱动模块用于接收第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网；以太网驱动模块还用于获取第二以太网信号，将第二以太网信号发送至控制模块；控制模块还用于接收第二以太网信号，对第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线驱动模块；列车总线驱动模块还用于接收第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线。本发明实施例可以把WTB 总线上的数据路由到以太网上传输，把以太网数据路由到WTB总线上传输，实现数据在WTB总线和实时以太网上的交换。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的列车网络通信装置结构示意框图；

图2为本发明实施例提供的另一种列车网络通信装置结构示意框图；

图3为本发明实施例提供的网关集成在中央控制单位示意图；

图4为本发明实施例提供的WTB通信驱动模块原理框图；

图5为本发明实施例提供的网关硬件和软件结构图；

图6为本发明实施例提供的列车网络通信方法流程图；

图7为本发明实施例提供的计算机设备结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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做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。

目前，为了实现数据在WTB总线和实时以太网上的交换，一些机车上采用了 WTB/MVB+MVB/ETH的网络结构，WTB/ETH列车通信网关可以省略中间层MVB。目前国内外，对WTB/ETH网关的研究和产品还比较少，没有一个WTB网络转ETH 网络的成熟产品。

基于此，本发明实施例提供的一种列车网络通信装置、系统及方法，遵循IEC61375标准，实现WTB通讯功能，完成TCN初运行和过程数据、消息数据、监视数据的发送和接受，通过TCN一致性测试，能够与符合IEC61375标准的其他TCN 网关互联互通。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种列车网络通信方法进行详细介绍。

对涉及到的术语进行说明：

QSPI：QSPI是Quad SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)的简写，表示4线spi，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛。

eMMC(Embedded Multi Media Card)：是MMC协会订立、主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)，它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。

RTC(Real_Time Clock)：实时时钟，是集成电路，通常称为时钟芯片。

WDT(Watch Dog Timer)：看门狗定时器，是单片机的一个组成部分，它实际上是一个计数器，一般给看门狗一个数字，程序开始运行后看门狗开始计数。

JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)：是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容)，主要用于芯片内部测试。

GPIO(General-purpose input/output)：通用型之输入输出的简称。

DDR3：是一种计算机内存规格。

DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问)：是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于CPU的大量中断负载。

MAC(Multiple Access Channel，多址接入信道)是有多个信道输入信号，但只有一个信道输出信号的信道。

Application：表示某种技术、系统或者产品的应用。

RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)：是一个网络传输协议。

TRDP(Train Real-time Data Protocol)：用于轨道交通实时以太网络。

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)：是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇

WTB DRIVER：绞线式列车总线驱动。

ETHERNET DRIVER：以太网驱动。

QNX BSP&HW Drivers：嵌入式系统板级支持包和驱动。

ARM：处理器。

FPGA：(Field Programmable Gate Array)：现场可编程逻辑门阵列。

EMIO：输入输出控制单元。

本发明实施例提供了一种列车网络通信装置，参见图1所示的一种列车网络通信装置结构框图，该装置包括：

控制模块11、列车总线驱动模块12和以太网驱动模块13；列车总线驱动模块与控制模块通信连接，用于获取第一列车总线信号，将第一列车总线信号发送至控制模块；控制模块与以太网驱动模块通信连接，用于接收第一列车总线信号，对第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网驱动模块；以太网驱动模块用于接收第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网；以太网驱动模块还用于获取第二以太网信号，将第二以太网信号发送至控制模块；控制模块还用于接收第二以太网信号，对第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线驱动模块；列车总线驱动模块还用于接收第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线。本发明实施例可以把WTB总线上的数据路由到以太网上传输，把以太网数据路由到WTB总线上传输，实现数据在 WTB总线和实时以太网上的交换。

在本发明实施例中，控制模块分别与列车总线驱动模块、以太网驱动模块通信连接。利用列车总线驱动模块获取WTB总线上的列车总线信号，经控制模块对信号进行转换后，得到以太网信号，再将以太网信号经以太网驱动模块发送至以太网，从而支持能够把WTB总线上的数据路由到以太网上传输。

本发明实施例还可以利用以太网驱动模块获取以太网上的信号，经控制模块对以太网信号进行转换后，得到总线信号，再将总线信号经列车总线驱动模块发送至WTB 总线上，从而实现把以太网数据路由到WTB总线上传输。

另外需要说明的是，第一以太网信号和第二以太网信号，都是可以在以太网上传输的波形信号，是实时周期性传输的通信数据，例如，至少可以包括控车数据、状态数据等；第一列车总线信号以及第二列车总线信号是可以在WTB总线上传输的波形信号，是实时周期性传输的通信数据，例如，至少可以包括控车数据、状态数据等。

本发明实施例提供了一种列车网络通信方案，该方案包括控制模块、列车总线驱动模块和以太网驱动模块；列车总线驱动模块与控制模块通信连接，用于获取第一列车总线信号，将第一列车总线信号发送至控制模块；控制模块与以太网驱动模块通信连接，用于接收第一列车总线信号，对第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网驱动模块；以太网驱动模块用于接收第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网；以太网驱动模块还用于获取第二以太网信号，将第二以太网信号发送至控制模块；控制模块还用于接收第二以太网信号，对第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线驱动模块；列车总线驱动模块还用于接收第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线。本发明实施例可以把WTB总线上的数据路由到以太网上传输，把以太网数据路由到WTB总线上传输，实现数据在WTB总线和实时以太网上的交换。

在一个实施例中，参见图2所示的列车网络通信装置结构示意框图，控制模块包括应用处理单元21和逻辑控制单元22；应用处理单元和逻辑控制单元通信连接；逻辑控制单元包括以太网子单元221和列车总线子单元222；列车总线子单元与列车总线驱动模块通信连接，用于从列车总线驱动模块获取第一列车总线信号，或向列车总线驱动模块发送第二列车总线信号；以太网子单元与以太网驱动模块通信连接，用于从以太网驱动模块获取第二以太网信号，或向以太网驱动模块发送第一以太网信号。

在本发明实施例中，控制模块包括应用处理单元和逻辑控制单元。例如，参见图5，可以设置控制模块的处理器分为PS(Processing System)部分和PL(ProgrammableLogic)部分，其中，PS部分作为应用处理单元，PL部分作为逻辑控制单元。PS和 PL之间通过内部总线传输数据，例如，可以利用AXI(Advanced eXtensible Interface，总线协议)高速通信总线，减少了传统CPU+FPAG(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)结构中两个控制器中间通信的损耗。

需要说明的是，PS部分可以运行实时操作系统QNX和各种硬件驱动，还可以运行TCN协议栈软件、以太网协议栈、TRDP(Train Real-time Data Protocol)协议层、应用程序和服务软件等。PL部分实现WTB通信协议控制。本发明实施例可以使用实时操作系统QNX，实时性能够到达毫秒级的精度。

需要说明的是，在本发明实施例中，控制模块可以采用赛灵思公司的ZYNQ7000 系列SOC(System on Chip，系统级芯片)作为主处理器。

另外需要说明的是，在本发明实施例中，控制模块可以采用赛灵思公司的ZYNQ7000系列SOC(System on Chip，系统级芯片)作为主处理器。本发明实施例采用的ZYNQ7000SOC，是集应用处理模块和逻辑控制模块一体的芯片，相比来说，传统的方案是一个CPU芯片+FPGA芯片两个芯片的这种实现方案。本发明实施例一个芯片的优点在于数据传输速度快，控制方式安全稳定，便于编程开发、调试、测试等；同时取消FPGA相关电路，减少PCB板面积。

在本发明实施例中，列车总线驱动模块实现WTB总线的物理层，把从总线上接收的波形信号编码成HDLC(High-level Data Link Control，高级数据链路控制)信号传递给列车总线子单元，或者把列车总线子单元中数据帧转换成波形发送到总线上。以太网驱动模块实现以太网的物理层，把从以太网线上接收的波形信号编码成HDLC 信号传递给以太网子单元，或者把以太网子单元中数据帧转换成波形发送到以太网线。

在一个实施例中，参见图2所示的列车网络通信装置结构示意框图，以太网子单元包括第一通信部分2211和第二通信部分2212；以太网驱动模块包括第一通信单元 131和第二通信单元132；第一通信部分与第一通信单元通信连接；第二通信部分与第二通信单元通信连接。

在本发明实施例中，第一通信部分与第二通信部分互为冗余，第一通信单元和第二通信单元互为冗余，即实现数据的相互备份，第一通信部分与第一通信单元通信连接；第二通信部分与第二通信单元通信连接，从而实现两条线路传输同样的数据，进而保证数据传输的安全性，降低数据丢失或传输中断的风险。

需要说明的是，也可以根据实际需求增加以太网子单元包括的通信部分个数，和以太网驱动模块包括的通信单元个数，具体设置的个数，本发明实施例在此不作具体限定。另外需要说明的是，为了合理利用资源，保证通信数据的传输，可以设置太网子单元包括的通信部分个数和以太网驱动模块包括的通信单元个数相同。

在一个实施例中，第一通信部分包括第一MAC控制器和第一DMA控制器；第二通信部分包括第二MAC控制器和第二DMA控制器。

在本发明实施例中，每一个通信部分由一个MAC控制器和一个DMA控制器组成，在以太网子单元设置两个通信部分。

例如，参见图5所示的网关硬件和软件结构图，本发明实施例在PL部分用FPGA 实现了2组以太网MAC控制器和DMA控制器，属于OSI(Open System InterconnectionReference Model，开放式系统互联通信参考模型)七层协议的数据链路层，提供数据寻址、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能，通过RMII(Reduced Media Independent Interface)接口与以太网驱动模块的PHY (Port PhysicalLayer，端口物理层)芯片连接，实现以太网链路层和物理层的通信。这两组以太网MAC控制器用来传输TRDP通信数据。

需要说明的是，参见图5所示的网关硬件和软件结构图，在PL部分可以用FPGA 实现列车总线子单元，即WTB通信控制器(WTBC)，负责实现WTB通讯控制器的各项功能，包括曼彻斯特编码、译码功能、HDLC协议实现、主辅通道切换功能、信号品质监视功能、线路干扰诊断功能、冗余线路切换功能等。WTBC通过AXI总线和PS部分的WTB驱动通信，WTB驱动通过共享内存和寄存器控制WTBC的运行和获得WTBC的状态，WTBC通过中断的方式通知WTB驱动接收到总线上数据或者有其他事件发生。

在一个实施例中，参见图2所示的列车网络通信装置结构示意框图，以太网驱动模块还包括第三通信单元133，第三通信单元与应用处理单元通信连接；第三通信单元用于获取服务和维护数据，将服务和维护数据发送至应用处理单元，以使应用处理单元根据服务和维护数据进行数据更新。

在本发明实施例中，服务和维护数据可以用于维护或更新应用处理单元中安装的各类软件。服务和维护数据可以在有需求时，由第三通信单元从以太网获取，第三通信单元与应用处理单元通信连接，从而将服务和维护数据发送至应用处理单元，方便应用处理单元进行数据更新和软件维护。

例如，参见图5所示的网关硬件和软件结构图，以太网驱动模块包括三个通信单元，其中一个通信单元与应用处理单元通信连接，用于传输服务和维护数据，另外两个通信单元与逻辑控制单元中以太网子单元包括的两个通信部分通信连接，用于传输通信数据。

在一个实施例中，第一通信单元、第二通信单元和第三通信单元，分别包括：PHY芯片和M12接口。

在本发明实施中，每个通信单元都包括PHY芯片和M12接口。PHY芯片包括 MII(介质独立接口)子层，PCS(物理编码子层)，PMA(物理介质附加)子层，PMD(物理介质相关)子层和MDI子层。它符合IEEE-802.3规范，支持10M核100M全双工工作模式。发送数据时，PHY收到以太网子单元中MAC的数据，把并行数据转化为串行流数据，按照物理层的编码规则把数据编码,变为模拟信号把数据送到以太网线上。接收数据时，PHY收到以太网线的数据，把串行流数据转化为并行数据，按照规则把数据解码，把数据发给以太网子单元的MAC层。PHY还具有以太网线上数据帧冲突检测功能。

需要说明的是，以太网驱动模块属于以太网OSI标准七层协议中的物理层，主要由PHY芯片，隔离变压器，M12接口以及LED状态指示灯组成的电路。

列车总线驱动模块，属于WTB协议的物理层，是WTB通信协议控制器(WTBC) 的执行机构，负责WTB数据收发，电平信号转换，线路切换，双线冗余，总线连通和切断等。参见图4所示的WTB通信驱动模块原理框图，当总线开关闭合且端接器开关打开时，网关节点进入中间节点状态；当总线开关打开，且端接器开关闭合时，网关节点进入端节点状态。

在一个实施例中，应用处理单元为双核处理器；逻辑控制单元为可编程逻辑控制器。

在本发明实施例中，控制模块采用了赛灵思ZYNQ7000系列SOC作为主处理器，处理器包括两部分PS部分和PL部分，PS部分作为应用处理单元，可以设置为双核 ARM Cortex-A9处理核心，PL部分作为逻辑控制单元，可以设置为可编程逻辑控制器即FPGA。

参见图5所示的网关硬件和软件结构图，在本发明实施例中，主处理器上还可以集成以太网控制器、CAN总线控制器、UART控制器等外设控制器。

在一个实施例中，应用处理单元包括：操作系统子单元211、硬件驱动单子元212、通讯协议子单元213和应用程序服务子单元214。

在本发明实施例中，在应用处理单元部分运行操作系统和各种软件程序，参见图5所示的网关硬件和软件结构图，软件结构可以包括操作系统子单元、硬件驱动子单元、通讯协议子单元和应用程序服务子单元，各个部分之间独立设计，相互接口上使用QNX独有Message-Passing数据传输机制，更加安全、快速、稳定。

需要说明的是，利用应用处理单元，该装置可支持TRDP协议，以及其他通用以太网协议。

在一个实施例中，控制模块还包括输入输出控制单元；输入输出控制单元用于生成指示数据，将指示数据发送至指示灯或背板接口信号模块，以使指示灯或背板接口信号模块根据指示数据生成指示信号。

参见图3所示的网关集成在中央控制单位示意图，该装置在结构上可以设置为高为6U，宽为8HP的板卡，集成在中央控制单元的机箱中，中央控制单元的机箱中还集成由CPU卡、电源板卡以及其他板卡，该装置通过背板总线与其他板卡连接。该装置由中央控制单元的机箱背板总线提供电压为直流5伏的电源。该装置可以由中央控制单元的CPU卡通过背板信号控制复位或激活。该装置运行发生故障时，可以通过背板状态信号反馈给中央控制单元的CPU卡，使得中央控制单元及时处理。

另外需要说明的是，该装置可以作为网关，集成到标准的6U机箱中，有利于和中央控制单元其它单元协调工作。网关扩展支持串口、JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)调试口、RTC(Real Time Clock，实时时钟)时间校准、硬件看门狗和GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出)等。该装置在背板扩展了丰富的输入输出信号；CPU卡通过背板复位信号复位网关，网关根据背板上CPU 卡的激活信号进入激活状态或者休眠状态，网关通过背板状态信号反馈启动状态和工作状态给CPU卡。

本发明实施例控制模块可连接两种存储器，即QSPI Flash存储和eMMC存储器；QSPI Flash装载操作系统、硬件驱动和常用程序，该存储器相对于用户是只读存储器。eMMC存储器用于存储经常读写的用户软件程序和数据文件；把系统文件和用户文件分开存储，保证一个存储器数据损坏时，另一个存储器数据保持完整。

本发明实施例移植适用于ZYNQ7000芯片的QNX BSP和各种硬件驱动包括 QSPI驱动、eMMC驱动、串口驱动、通用以太网驱动等等。

本发明研制访问和控制PL端实现的以太网MAC的AXI以太网驱动，通过内存映射把以太网IP核映射到驱动的内存空间，使用内存访问方式来读写以太网IP核的寄存器和存储空间。

QNX网络设备驱动模块处于网络硬件和网络管理模块之间。驱动模块负责配置硬件，启动或停止硬件工作，接收和发送数据，向网络管理模块报告数据收发情况，并接受网络管理模块的调度和管理。

本发明实施例研制访问和控制PL端WTBC的WTB驱动程序，WTB驱动处于应用程序和WTBC之间，负责管理和配置WTBC，完成TCN初运行，实现列车编组动态配置，同时为应用程序提供读写过程数据、消息数据和监视数据的服务接口。 WTB驱动通过内存映射把WTBC映射到驱动的内存空间，使用内存访问方式读写 WTBC的寄存器和存储空间。WTB驱动和WTBC通过双口RAM方式交换数据，并采用缓存分页机制，读操作和写操作分别作用于不同的缓存页上，避免读写冲突。

本发明实施例实现了基于IEC61375标准的的RTP协议栈，提供WTB网络的变量服务和消息服务。

本发明实施例实现了TRDP协议，提供以太网实时数据包括过程数据和消息数据的通信服务。

本发明实施例实现了WTB数据和TRDP数据的转换。对于消息数据，WTB消息数据和TRDP消息数据直接路由传输，即WTB总线上的消息数据直接转发成TRDP 消息，TRDP消息直接转发成WTB消息。对于过程数据，WTB总线上一帧过程数据长度最多128字节，一帧以太网TRDP数据可以包括1500字节。对此在WTB总线上，采用了分时分页机制；根据数据的重要性和实时性，把数据分成若干组；重要的数据为一组，每个基本周期都传输；次要的数据分成M组，每个周期传输一组，次要数据的周期就为基本周期的M倍；普通数据分成N组，每个周期传输一组，普通数据的传输周期为基本周期的N倍；每个传输基本周期，各种数据每次取一组，经过CRC校验后作为一页存放在WTB的数据帧中，数据总量不能超过128字节，发送到WTB总线上。对于以太网TRDP数据，根据数据的重要性和实时性，把数据分成若干组，重要的数据采用短周期传输，普通数据采用长周期传输，保证网络的负载率在合理范围。

本发明实施例提供了一种列车网络通信装置、系统及方法，该装置可以支持WTB数据通信功能和实时以太网通信功能，实现数据在WTB总线和实时以太网上的交换。

本发明实施例还提供了一种列车网络通信系统，该系统包括上述任一种列车网络通信装置。

本发明实施例中还提供了一种列车网络通信方法，如下面的实施例所述。由于该方法解决问题的原理与列车网络通信装置相似，因此该方法的实施可以参见列车网络通信装置的实施，重复之处不再赘述。参见图6所示的列车网络通信方法流程图，该方法包括：

步骤602，列车总线驱动模块获取第一列车总线信号，将第一列车总线信号发送至控制模块。

步骤604，控制模块接收第一列车总线信号，对第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网驱动模块。

步骤606，以太网驱动模块接收第一以太网信号，将第一以太网信号发送至以太网。

步骤608，以太网驱动模块获取第二以太网信号，将第二以太网信号发送至控制模块。

步骤610，控制模块接收第二以太网信号，对第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线驱动模块。

步骤612，列车总线驱动模块接收第二列车总线信号，将第二列车总线信号发送至列车总线。

本发明实施例还提供一种计算机设备，参见图7所示的计算机设备结构示意框图，该计算机设备包括存储器71、处理器72及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一种列车网络通信方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的计算机设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述任一种列车网络通信方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种列车网络通信装置，其特征在于，包括：控制模块、列车总线驱动模块和以太网驱动模块；

所述列车总线驱动模块与所述控制模块通信连接，用于获取第一列车总线信号，将所述第一列车总线信号发送至所述控制模块；

所述控制模块与所述以太网驱动模块通信连接，用于接收所述第一列车总线信号，对所述第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至所述以太网驱动模块；

所述以太网驱动模块用于接收所述第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至以太网；

所述以太网驱动模块还用于获取第二以太网信号，将所述第二以太网信号发送至所述控制模块；

所述控制模块还用于接收所述第二以太网信号，对所述第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至所述列车总线驱动模块；

所述列车总线驱动模块还用于接收所述第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至列车总线。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括应用处理单元和逻辑控制单元；所述应用处理单元和所述逻辑控制单元通信连接；所述逻辑控制单元包括以太网子单元和列车总线子单元；

所述列车总线子单元与所述列车总线驱动模块通信连接，用于从所述列车总线驱动模块获取第一列车总线信号，或向所述列车总线驱动模块发送第二列车总线信号；

所述以太网子单元与所述以太网驱动模块通信连接，用于从所述以太网驱动模块获取第二以太网信号，或向所述以太网驱动模块发送第一以太网信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述以太网子单元包括第一通信部分和第二通信部分；所述以太网驱动模块包括第一通信单元和第二通信单元；

所述第一通信部分与所述第一通信单元通信连接；

所述第二通信部分与所述第二通信单元通信连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一通信部分包括第一MAC控制器和第一DMA控制器；所述第二通信部分包括第二MAC控制器和第二DMA控制器。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述以太网驱动模块还包括第三通信单元，所述第三通信单元与所述应用处理单元通信连接；

所述第三通信单元用于获取服务和维护数据，将所述服务和维护数据发送至所述应用处理单元，以使所述应用处理单元根据所述服务和维护数据进行数据更新和软件维护。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一通信单元、第二通信单元和所述第三通信单元，分别包括：PHY芯片和M12接口。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述应用处理单元为双核处理器；

所述逻辑控制单元为可编程逻辑控制器。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述应用处理单元包括：操作系统子单元、硬件驱动子单元、通讯协议子单元和应用程序服务子单元。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括输入输出控制单元；

所述输入输出控制单元用于生成指示数据，将所述指示数据发送至指示灯或背板接口信号模块，以使所述指示灯或所述背板接口信号模块根据所述指示数据生成指示信号。

10.一种列车网络通信系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的列车网络通信装置。

11.一种列车网络通信方法，其特征在于，包括：

列车总线驱动模块获取第一列车总线信号，将所述第一列车总线信号发送至控制模块；

控制模块接收所述第一列车总线信号，对所述第一列车总线信号进行转换，得到第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至以太网驱动模块；

以太网驱动模块接收所述第一以太网信号，将所述第一以太网信号发送至以太网；

以太网驱动模块获取第二以太网信号，将所述第二以太网信号发送至控制模块；

控制模块接收所述第二以太网信号，对所述第二以太网信号进行转换，得到第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至列车总线驱动模块；

列车总线驱动模块接收所述第二列车总线信号，将所述第二列车总线信号发送至列车总线。

12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求11所述列车网络通信方法。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求11所述列车网络通信方法的计算机程序。

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