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HDLC-TCMS 列车同步串口转换器

●  2路10/100M以太网接口,支持以太网交换、双IP功能

●  S1、S2:2路RS-485带隔离同异步串口

●  S3:扩展接口,可选RS-232、RS-422或RS-485串口

●  S4:扩展接口,可选RS-422、RS-485串口或CAN总线接口

●  所有串口均支持同步HDLC协议、异步UART工模式

●  支持NRZI、曼彻斯特、差分曼彻斯特、DBPL等编码格式

●  板载应用CPU供用户进行二次开发

●  完备的隔离保护


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1.  概述


HDLC-TCMS是专门针对列车的苛刻环境设计的协议转换器,包括2个型号系列:

●  HDLC-TCMS-200提供2路RS-485同异步串口、1路扩展接口;

●  HDLC-TCMS-400提供2路100M以太网接口,2路RS-485同异步串口、2路扩展接口。

实现同步HDLC串口、异步UART串口、CAN总线接口、以太网口之间的协议转换,并提供完善的隔离保护。

板载应用CPU供用户进行二次开发,实现业务软件与通信软件一体化无缝结合。



2.  应用


●  同步串口、异步串口互相转换

●  串口、以太网之间的协议转换

●  CAN口、串口数据转换

●  CAN总线、以太网接口转换

●  列车TCMS系统

●  列车机车通信网络(TCN)

●  嵌入式应用



3.  接口


3.1  以太网接口ETH1、ETH2(X10,X11)

ETH1、ETH2为2路10/100M以太网接口,连接器X10和X11为M12(D编码)。

双路以太网接口有两种工作模式:

●  以太网交换模式:使能内置以太网交换功能;

●  双IP模式:每个以太网接口拥有独立的IP地址。




3.2  2路RS-485接口S1、S2(X20、X21)

S1、S2为2路带隔离半双工RS-485串口,支持同步HDLC协议和异步UART工作模式,编码格式支持NRZI、曼彻斯特、差分曼彻斯特、DBPL等。

为了便于RS-485总线的连接和终端匹配,S1、S2一起接入连接器X20(针型)和X21(孔型)。


3.3  RS232/422/485接口S3(X3)

S3为扩展串口,支持同步HDLC协议和异步UART工作模式,编码格式支持NRZI、曼彻斯特、差分曼彻斯特、DBPL等。

用户在订购时可以选择下列类型中的一种:
●  RS-232全双工
●  RS-422全双工带隔离
●  RS-485半双工带隔离



3.4  CAN/422/485接口S4(X4)

S4为扩展接口,用户可以在出厂时选配为串口或CAN总线接口。在配置为串口时,出厂时可以选择下列配置中的一种:
●  RS-422:全双工带隔离
●  RS-485:半双工带隔离
串口支持同步HDLC协议和异步UART工作模式,编码格式支持NRZI、曼彻斯特、差分曼彻斯特、DBPL等。



3.5  电源接口(X5)


HDLC-TCMS采用直流电源供电,支持隔离保护和浪涌保护,并提供防反接保护。

根据出厂的配置不同,电源输入范围如下表所示:

产品型号

标称值

最小值

最大值

LV

24 V

9V

36V

MV

36V48V

18V

75V

HV

72V96V110V

40V

160V







X5连接器采用3位5mm端子(Phoenix Contact MSTB 2,5 / 3-GF兼容)。



4.  功能


4.1  串口(S1 ~ S4)工作方式

S1、S2为RS-485半双工串口,S3出厂时可配置为RS-232/422/485串口,S4出厂时可配置为RS-422/485串口,支持下表所述的同步、异步工作模式。

工作模式

描述

同步

HDLC-NRZI

基于NRZI编码的同步HDLC协议

HDLC-DBPL

基于Differential Bi-Phase Level编码的同步HDLC协议

HDLC-MAN

基于曼彻斯特编码(Manchester)的同步HDLC协议

HDLC-DiffMAN

基于差分曼彻斯特编码的同步HDLC协议

异步

异步UART

通用异步串口工作模式,类似于通用计算机上的串口

异步HDLC

基于UART的类HDLC通信协议




4.2  UDP转串口、CAN口

借助HDLC-TCMS,计算机或服务器能够实现同步HDLC、UART或CAN数据发送。

典型的应用如下图所示。计算机作为UDP Client通过以太网接口发送UDP报文,HDLC-TCMS对UDP报文进行处理,根据配置转换为HDLC帧、或UART数据、或CAN帧,从串口或CAN口发送出去。





4.3  串口、CAN口转UDP


HDLC-TCMS通过同步串口接收HDLC帧、通过异步串口接收UART字符串并将其分包、通过CAN口接收CAN帧并组包,将上述数据帧或数据包转换为UDP报文,然后根据配置将报文通过以太网口发送给计算机或服务器。





4.4  串口转串口


串口转串口能够把指定串口的输入数据,转发到其他串口输出,主要用于:

●  同步串口、异步串口之间的转换;

●  串口、CAN总线之间的转换。

如下面所示配置,串口S1工作在同步HDLC模式,S2工作在异步UART模式。其串口转串口配置为S1、S2之间的互相转发,则可以实现同、异步串口之间的数据转换。





5.  二次开发

5.1  双CPU构架

HDLC-TCMS核心包含两个独立的CPU,二者通过共享内存交互数据:
●  通信CPU:提供网络、串口通信支持,提供配置管理支持;
●  应用CPU:运行用户二次开发的业务软件,对来自通信CPU的数据进行处理加工。


5.2  数据交互模型


系统数据流如下所示,其中:

●  UDP接收流程:通信CPU的TCP/IP协议栈接收UDP报文,转换为UDP消息通过共享内存发送给应用CPU;

●  UDP发送流程:应用CPU把UDP消息通过共享内存发送给通信CPU,通信CPU的TCP/IP协议栈进行处理,转换为UDP报文通过以太网模块发出;

●  串口、CAN口接收流程:通信CPU通过串口模块接收数据,通过共享内存交给应用CPU读取和处理;

●  串口、CAN口发送流程:应用CPU把待发送的串口数据,通过共享内存送给通信CPU,再通过串口模块组帧发出。




1.  技术规格

RS-485接口S1、S2

连接器

1 x DB9 针型(X20)+ 1 x DB9 孔型(X21)

接口类型

RS-485半双工带隔离串口

工作模式

同步HDLC、异步UART

编码格式

NRZI、DBPL(Differential Bi-Phase Level)、

曼彻斯特(Manchester)、差分曼彻斯特(Differential Manchester)

波特率

同步 ≤ 10 Mbps,异步 ≤ 3 Mbps

隔离保护

2.5 kVrms

扩展接口S3(仅HDLC-TCMS-400)

连接器

1 x DB9 针型(X3)

可选接口类型

(三选一)

RS-232全双工串口

RS-422全双工带隔离串口

RS-485半双工带隔离串口

工作模式

同步HDLC、异步UART

编码格式

NRZI、DBPL、曼彻斯特、差分曼彻斯特

波特率

同步 ≤ 10 Mbps,异步 ≤ 3 Mbps

隔离保护

2.5 kVrms

扩展接口S4

连接器

1 x DB9 针型(X4)

可选接口类型

(三选一)

CAN总线隔离接口(CAN 2.0A、CAN2.0B,ISO 11898)

RS-422全双工带隔离串口

RS-485半双工带隔离串口

工作模式

同步HDLC、异步UART

编码格式

NRZI、DBPL、曼彻斯特、差分曼彻斯特

波特率

串口:同步 ≤ 10 Mbps,异步 ≤ 3 Mbps

CAN:50 Kbps ~ 1 Mbps

隔离保护

2.5 kVrms

以太网接口ETH1、ETH2(仅HDLC-TCMS-400)

数量

2 x M12 (D编码孔型)

功能

支持以太网交换

支持VLAN、支持双IP

速率

10/100 Mbps,支持MDI/MDIX自适应

协议

TCP/IP

编程接口

UDP Server、UDP Client,支持单播/组播/广播

隔离保护

1.5 kVrms电磁隔离

二次开发支持(仅HDLC-TCMS-400)

CPU

ARM Cortex-A9处理器,主频250 MHz

内存

DDR3,128 MB

FLASH

6 MB版本空间,1 MB配置空间

数据接口

与通信CPU基于共享内存交互数据

配置管理

配置工具

yacer-DMS配置管理软件

配置接口

HDLC-TCMS-200:RS-232接口(X3)

HDLC-TCMS-400:以太网接口

电源

供电电压

LV:标称24 V,范围9 ~ 36VDC

MV:标称36V、48V,范围18 ~ 75VDC

HV:标称72V、96V、110V,范围40 ~ 160VDC

隔离保护

> 1.5 kV,支持防反接保护

功耗

< 3 W

电源接口

3位5mm端子(Phoenix Contact MSTB 2,5 / 3-GF兼容)

机械特性

尺寸

高 x 宽 x 深:124 mm x 36 mm x 104 mm

重量

500g

工作环境

工作温度

-40 ~ +75℃

存储温度

-40 ~ +85℃

工作湿度

5 ~ 95% RH(无凝结)

 

2.  机械尺寸



3.  单板尺寸

 

4.  管脚定义

 4.1  X10, X11管脚定义


X10、X11管脚定义如下:

X10、X11

M12管脚

信号名称

1

Tx+

3

Tx-

2

Rx+

4

Rx-

 





4.2  X20,X21管脚定义


接口S1、S2同时接入X20、X21连接器。

 

连接器型号如下表所示:



连接器管脚定义如下表:

DB9

管脚

X20(针型)

信号名称

X21(孔型)

信号名称

信号描述

1

S1_Data +

S1_Data +

串口S1 RS-485 Data +

2

S1_Data -

S1_Data -

串口S1 RS-485 Data -

3

ISO_GND

ISO_GND

隔离地

4

S2_Data +

S2_Data +

串口S2 RS-485 Data +

5

S2_Data -

S2_Data -

串口S2 RS-485 Data -

6

S1_Term +

S1_Term +

短接1-62-7使能串口S1的终端匹配

7

S1_Term -

S1_Term -

8

S2_Term +

S2_Term +

短接4-85-9使能串口S2的终端匹配

9

S2_Term -

S2_Term -

 


4.3  X3接口定义

S3连接器X3采用DB9针型连接器,管脚定义如下:

DB9

针型

RS-232

全双工

RS-422

全双工

RS-485

半双工

1

 

 

 

2

RXD

 

 

3

TXD

ISO_GND

ISO_GND

4

 

TXD +

Data +

5

GND

TXD -

Data -

6

 

 

 

7

 

 

 

8

 

RXD +

终端匹配使能 +

9

 

RXD -

终端匹配使能 -

 


4.4   X4管脚定义


S4
连接器X4DB9针型连接器,管脚定义如下:

 

DB9

针型

CAN

RS-422

全双工

RS-485

半双工

1

终端匹配使能 +

 

 

2

CAN_L

 

 

3

ISO_GND

ISO_GND

ISO_GND

4

 

TXD +

Data +

5

 

TXD -

Data -

6

终端匹配使能 -

 

 

7

CAN_H

 

 

8

 

RXD +

终端匹配使能 +

9

 

RXD -

终端匹配使能 -

 

 


4.5  X5接口定义

X5连接器采用35mm端子(Phoenix Contact MSTB 2,5 / 3-GF兼容)。

Pin

信号名称

描述

1

V+

电源正 +

2

CASE

保护地

3

V-

电源负 -

 

 

 

 

 







 

1.  计算机与HDLC-TCMS之间网络不通,怎么办?

 

此时请检查:

1、计算机与HDLC-TCMS之间的网络连接是否正常。

2、计算机操作系统的防火墙设置。

3、计算机网卡与HDLC-TCMS的IP 地址配置是否在同一网段。

 

2.  HDLC-TCMS的串口能够和常规的RS-485接口对接吗?


HDLC-TCMS的串口只有工作在异步UART模式时,才能够与普通的RS485接口对接。

在其他模式下,由于编码格式、链路层协议的不同,无法与常规的RS485接口互通互联。

 

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