一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置及其使用方法。
背景技术
近年来，越来越多的城市开始启动地铁项目而对于载客运营的地铁列车的性能、安全等问题，也随之受到相关部门的重视。自然环境因素、人为操作因素、列车各个子系统运行因素等诸多因素都会导致地铁车辆出现运行故障和行车事故，所以如何通过取证来分析和规避故障成为了各车辆段维护运营的重中之重。
事件记录单元(ERM)作为一个实时的列车事件记录装置可用于运行数据记录、故障事件记录、在线变量监控，为分析故障数据、预防故障发生提供有效的技术支持。
目前国内地铁的事件记录设备并非专门为铁路设备设计，普遍不支持铁路列车总线或者只支持MVB总线接口，而通过网关将数据格式转换后的记录文件，其可靠性和实时性大打折扣。
发明内容
根据上述提出的现有事件记录设备不支持铁路列车总线，导致格式转换后的记录数据可靠性和实时性差的技术问题，而提供一种多通信接口事件记录装置。本发明集成了多通信接口，使设备记录的内容具有更高的可靠性和实时性，同时具备了更多的可扩展性。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置，包括：
主处理单元；
MVB通信物理接口单元，其通过FPGA模块与所述主处理单元的MVB通信端口相连；
以太网通信物理接口单元，其通过太网模块与所述主处理单元的以太网通信端口相连；
CAN通信物理接口单元，其与所述主处理单元的CAN通信端口相连；
RS232通信物理接口单元，其与所述主处理单元的RS232通信端口相连；
RS485通信物理接口单元、其与所述主处理单元的RS485通信端口相连；
供电单元，其用于向所述主处理单元功能；
存储单元，用以存储所述主处理单元由各通信接口电路获取的事件数据。
进一步地，所述主处理单元与所述存储单元通过SDIO专用总线连接；其中存储单元采用Emmc Nand Flash存储单元。
进一步地，所述主处理单元采用STM32F407处理器。
进一步地，所述FPGA模块包括FPGA芯片和RAM，所述RAM中存储有将FPGA逻辑程序；
装置由所述MVB通信物理接口单元接收数据时，所述FPGA模块按照MVB通信协议将MVB总线上的数据解析出来，并通过FSMC总线将通信数据传送给所述主控单元；
装置向所述MVB通信物理接口单元发送数据时，将需要发送的数据通过FSMC总线传送给FPGA模块，由FPGA模块进行MVB协议封装后，上传到MVB通信物理接口单元完成MVB通信发送。
进一步地，所述太网模块采用DP83848以太网PHY芯片。
一种上述多通信接口事件记录装置的使用方法，包括：
主处理单元由所述MVB通信物理接口单元、以太网通信物理接口单元、CAN通信物理接口单元、RS232通信物理接口单元以及RS485通信物理接口单元中的任意一个或多个接口单元采集数据，并按照设定的数据格式将采集到的数据进行组包处理；
由主处理单元内置的主函数按照固定的扫描周期检测组好包的数据内容，并根据数据内容判断其是否发生了变化；
如果其中有任何一个数据发生了变化，则将整包数据进行记录；
如果在设定的记录周期内没有发生任何数据变化，则会以该记录周期为固定周期进行记录，保证数据的连续性。
进一步地，所述如果其中有任何一个数据发生了变化，则将整包数据进行记录，还包括：
如果发现有故障标志位被置一，同时将所有被触发的故障记录下来。
进一步地，所述如果其中有任何一个数据发生了变化，则将整包数据进行记录，还包括：
更新数据组包中需要进行累计数据记录的数据内容。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明具有多种地铁主流的列车总线，其应用范围更广，应用场合更多，其记录内容的实时性和可靠性也得到了保障。
2、本发明使用STM32F407作为主控芯片，其可控性更高，文件记录的精确度可以达到毫秒级，大大提高了突发事件的记录精度，可以更准确的反应故障发生时整车的运行状态。
3、本发明使用的以太网具有多重功能，首先其可以接入列车总线通信网中，采集通信网中的数据；其次可以接入列车维护网中，方便设备进行调试维护；最后该以太网还可以作为在线监视接口与PTU连接，在线监测列车通信数据。
4、本发明使用Emmc Nand Flash作为存储单元，该类存储单元已经广泛应用于民用智能手机中。本发明使用其工业级芯片，应用于地铁列车上，其功耗低、体积小、成本低、BGA封装标准、记录速度高、使用寿命长等技术优势也随之发挥在该ERM上。
基于上述理由本发明可在轨道交通等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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做以简单地介绍，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。
图1为本发明多通信接口事件记录装置结构框图。
图2为本发明多通信接口事件记录装置工作流程图。
图3为实施例中多通信接口事件记录装置接口示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置，包括主处理单元；MVB通信物理接口单元；以太网通信物理接口单元；CAN通信物理接口单元；RS232通信物理接口单元；RS485通信物理接口单元；供电单元；以及存储单元。
其中，MVB通信物理接口单元通过FPGA模块与主处理单元的MVB通信端口相连；以太网通信物理接口单元通过太网模块与主处理单元的以太网通信端口相连；CAN通信物理接口单元与主处理单元的CAN通信端口相连；RS232通信物理接口单元与主处理单元的RS232通信端口相连；RS485通信物理接口单元与主处理单元的RS485通信端口相连；供电单元用于向主处理单元功能；存储单元用以存储所述主处理单元由各通信接口电路获取的事件数据。
进一步地，所述FPGA模块包括FPGA芯片和RAM，所述RAM中存储有将FPGA逻辑程序。具体地，装置由MVB通信物理接口单元接收数据时，FPGA模块按照MVB通信协议将MVB总线上的数据解析出来，并通过FSMC总线将通信数据传送给所述主控单元；装置向MVB通信物理接口单元发送数据时，将需要发送的数据通过FSMC总线传送给FPGA模块，由FPGA模块进行MVB协议封装后，上传到MVB通信物理接口单元完成MVB通信发送。
优选地，所述主处理单元采用STM32F407处理器。
进一步优选地，所述太网模块采用DP83848以太网PHY芯片。
进一步地，主处理单元与存储单元通过SDIO专用总线连接，存储单元采用EmmcNand Flash存储单元。
随着地铁列车项目的推广，列车总线类型也趋于多样，如MVB总线、CAN总线、以太网总线等地铁列车总线。同时，大部分的事件记录单元都是以固定格式和频率进行数据记录，且整体体积比较大，需要单独占用比较大的车内空间。
为解决上述问题，本发明进行了多通信接口的集成，其中包含目前地铁项目主流使用的MVB总线、CAN总线、以太网总线以及可扩展的RS485总线，并将记录模块更换成了更先进的Emmc Nand Flash。使用STM32F407嵌入式芯片将这些功能整合，使该ERM的尺寸只有3U8TE大小，可插入标准机箱中，其记录的内容具有更高的可靠性和实时性，同时具备了更多的可扩展性。
本发明还公开了一种上述多通信接口事件记录装置的使用方法，如图2所示，该方法包括：
步骤100、主处理单元由所述MVB通信物理接口单元、以太网通信物理接口单元、CAN通信物理接口单元、RS232通信物理接口单元以及RS485通信物理接口单元中的任意一个或多个接口单元采集数据，并按照设定的数据格式将采集到的数据进行组包处理；
步骤200、由主处理单元内置的主函数按照固定的扫描周期检测组好包的数据内容，并根据数据内容判断其是否发生了变化。
步骤300、如果其中有任何一个数据发生了变化，则将整包数据进行记录。同时，如果其中有需要进行累计数据记录的(如行车里程、总能耗、DIO动作次数等)，也会进行更新处理。同时，如果发现有故障标志位被置一，也会同时将所有被触发的故障记录下来。
步骤400、如果在设定的记录周期内没有发生任何数据变化，则会以该记录周期为固定周期进行记录，保证数据的连续性。
下面通过具体的应用实例，对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，一种用于地铁列车的多通信接口事件记录装置，图中的STM32F407主控芯片与FPGA芯片通过FSMC总线进行通信，与MVB接口物理电路结合，完成MVB总线数据的接收与发送。图中的STM32F407主控芯片通过外扩DP83848以太网PHY芯片提高其以太网通信性能，完成10/100M速度自适应、TCP/UDP通信等功能。图中的STM32F407主控芯片利用自带的两路独立CAN收发器进行CAN总线通信，作为一种较佳的实施方式，本实施例创建了两路独立的CAN通信电路，可分别采集两路CAN信号。图中的STM32F407主控芯片通过串口与RS485差分芯片连接实现RS485通信功能，作为一种较佳的实施方式，本实施例同样使用两路的串口搭建了两个独立的RS485通道。图中的STM32F407主控芯片利用另外一路串口与前面板的USB接插件直连，完成RS232调试维护接口的功能。图中的STM32F407主控芯片与EmmcNand Flash存储单元通过SDIO专用总线连接，实现高速、独立的数据存储读取功能。如图3所示，为本实施例中装置的接口装配示意图。
装置工作时，ERM会先按照地铁列车上使用的通信总线将需要的数据采集下来。本发明共拥有两路串行MVB接口、一路独立以太网接口、两路独立RS485接口、两路独立CAN接口，基本涵盖目前新造地铁列车使用的所有总线类型。将数据采集后，按照用户设定的数据格式，将采集到的数据进行组包处理。主函数会每20ms检测一次组好包的数据内容，如果其中有任何一个数据发生了变化，则将整包数据进行记录，如果其中有需要进行累计数据记录的(如行车里程、总能耗、DIO动作次数等)，也会进行更新处理。同时，如果发现有故障标志位被置一，也会同时将所有被触发的故障记录下来。如果在1s内没有发生任何数据变化，则会以1s为固定周期进行记录，保证数据的连续性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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。
