專利名稱：適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及遠程數(shù)據(jù)通信領域，特別涉及一種用于公交車輛電子站牌數(shù)據(jù)傳輸裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的公交站牌只能以固定的方式來顯示公交線路號、車站站名、首末班車時間等信息，這種公交站牌功能簡單、卻難以滿足人們出行的要求。而公交電子站牌系統(tǒng)除了能 夠顯示傳統(tǒng)的公交站牌顯示的信息外，還能夠動態(tài)顯示公交車輛實時運行信息，如線路上 的車輛位置、車輛到達本站剩余時間還有多少、道路交通信息、時間信息等。因此公交電子 站牌系統(tǒng)有助于出行公眾根據(jù)自身出行計劃做出及時、正確地選擇出行線路和出行時間。通過對現(xiàn)有技術的文獻進行檢索，申請?zhí)枮?00710045444. 7的發(fā)明專利，公開了 公交電子站牌系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)傳輸設備、顯示控制設備及LED顯示屏組成。一方面，數(shù)據(jù)傳 輸設備與顯示控制設備之間通過串口連接，進行串行通信。另一方面，數(shù)據(jù)傳輸設備具有 無線GPRS通信功能，能通過移動的GPRS無線網(wǎng)絡與公交公司監(jiān)控中心系統(tǒng)進行通信。數(shù) 據(jù)傳輸設備定時地接收監(jiān)控中心系統(tǒng)無線發(fā)送來的車輛位置、速度和到站時間等公交車信 息。數(shù)據(jù)傳輸設備對接收到的公交車信息進行分類處理，將需要顯示的信息發(fā)送給顯示控 制器，數(shù)據(jù)經(jīng)顯示控制器處理后，在LED屏上顯示出公交車的信息。但是這種公交電子站牌 系統(tǒng)的工作方式存在以下不足之處(I)GPRS無線通信費用高，這不利于公交電子站牌系統(tǒng)的推廣使用。系統(tǒng)采用集中 式的通信架構，在這種架構中監(jiān)控中心系統(tǒng)處于中心節(jié)點的重要位置，每個公交電子站牌 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備以GPRS無線通信的方式與監(jiān)控中心系統(tǒng)進行通信，獲取數(shù)據(jù)。由于電 子站牌要實時顯示信息，數(shù)據(jù)更新時間周期短(例如每20秒就要獲取監(jiān)控中心系統(tǒng)無線發(fā) 送來的數(shù)據(jù))，因此GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁亢艽?，每個站牌的GPRS通信費用高。若考慮到一 個大城市中安裝有數(shù)千個電子站牌，則公交電子站牌系統(tǒng)的使用需要高昂的GPRS無線通 信費用。(2) GPRS無線通信容易受GPRS信號的影響，當GPRS信號強度較弱時，GPRS通信會 中斷。因此在GPRS信號較弱或不穩(wěn)定的地方，公交電子站牌系統(tǒng)的通信效果不好，系統(tǒng)的 通信可靠性較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設計一種公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設 備。這種數(shù)據(jù)傳輸設備具有CAN總線通信功能，在一定距離范圍內不同的公交車站的數(shù)據(jù) 傳輸設備能夠通過CAN總線進行數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)了公交車站與公交車站之間的直接通 信。連接在CAN總線上所有數(shù)據(jù)傳輸設備中，只需要有一個數(shù)據(jù)傳輸設備外接ADSL MODEM, 通過ADSL撥號方式連接到Internet網(wǎng)上，與Internet網(wǎng)上的監(jiān)控中心系統(tǒng)進行遠程通 信，獲取來自監(jiān)控中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)傳輸設備能夠大大降低與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信的費用，提高了電子站牌系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴１景l(fā)明的技術方案是適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備，它包括ARM CPU、CAN總線接口電路、以 太網(wǎng)接口電路、FLASH存儲器、SDRAM存儲器、串口接口電路、電源。CPU為ARM CPU，ARM CPU芯片的型號為S3C2440 ；CAN總線協(xié)議控制器芯片的型號 為 MCP2510 ；ARM CPU與CAN總線接口電路的連接ARM CPU 的 SCK0、M0SI0、MIS00、NSS、INT 腳分別與 CAN 總線協(xié)議控制器的 SCK、SI、 SO、CS、INT腳相連接；不同公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的CAN總線接口的CAN_H腳和CAN_L腳并 接在CAN總線上；以太網(wǎng)接口電路中的以太網(wǎng)控制器芯片的型號是RTL8019AS ；ARM CPU與以太網(wǎng)接口電路的連接ARM CPU的D0-D15數(shù)據(jù)總線分別與以太網(wǎng)控制器的SD0-SD15數(shù)據(jù)總線連接；ARM CPU的A1-A10地址總線分別與以太網(wǎng)控制器的SA0-SA9地址總線連接；ARM CPU 的 EXINTl、nOE、nWE、RESET、nGCSS 腳分別與以太網(wǎng)控制器的 INT0、I0RB、 IOWB, RSTDRV、AEN 腳連接；任意選擇一個公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的RJ45以太網(wǎng)接口與 ADSLM0DEM的RJ45以太網(wǎng)接口連接，公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備通過ADSL撥號方式 連接到Internet網(wǎng)上。不同公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備通過CAN總線接口連接在CAN總線上，可 進行設備之間的互相通信。CAN總線的通信距離與通信波特率有關，如波特率在5Kbps時， 通信距離可達6公里以上，即能夠實現(xiàn)6公里之內的公交電子站牌系統(tǒng)之間的互聯(lián)。通常城 市公交車站附近設有電話亭，這為數(shù)據(jù)傳輸設備通過ADSL撥號連接Internet網(wǎng)的方式提 供方便。CAN總線上只需要選定一個數(shù)據(jù)傳輸設備外接ADSL MODEM，通過ADSL撥號方式， 其能連接在Internet網(wǎng)上。由于監(jiān)控中心系統(tǒng)也連接在Internet網(wǎng)上，因此監(jiān)控中心系 統(tǒng)就能夠與數(shù)據(jù)傳輸設備進行遠程通信，將CAN總線上的所有公交電子站牌系統(tǒng)所需要的 信息發(fā)送給選定的數(shù)據(jù)傳輸設備，該數(shù)據(jù)傳輸設備將接收到這些數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議發(fā)送到 CAN總線上，總線上的其他數(shù)據(jù)設備按照通信協(xié)議自動地獲取本公交車站需要的數(shù)據(jù)，然后 將這些數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到顯示控制器，LED顯示屏上顯示這些公交信息。本發(fā)明和已有技術相比具有的有益效果這種數(shù)據(jù)傳輸設備大大降低了與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信的費用，提高了公交電子站牌 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?1)數(shù)據(jù)傳輸設備具有CAN總線接口，不同的公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備 之間能通過CAN總線進行較遠距離的數(shù)據(jù)通信。連接在CAN總線上所有的數(shù)據(jù)傳輸設備， 只需要選定一個數(shù)據(jù)傳輸設備通過以太網(wǎng)接口外接ADSLM0DEM，設備就容易地通過ADSL撥 號方式連接到Internet上，與連接在Internet網(wǎng)絡上的監(jiān)控中心系統(tǒng)通信，獲取總線上所 有的公交電子站牌系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，然后通過CAN總線，將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給其他數(shù)據(jù)傳 輸設備。這種通信方式由于不需要每一個數(shù)據(jù)傳輸設備都具有ADSL撥號功能與監(jiān)控中心系統(tǒng)直接通信獲取數(shù)據(jù)，而且又由于通過ADSL撥號方式連接到Internet網(wǎng)的通信費用較 低(例如可采用收費較低的包月支付的方式)，因此系統(tǒng)通信的費用較低。(2) ADSL撥號方式是采用有線通信方式，相對GPRS無線通信方式，這種數(shù)據(jù)傳輸 方式的可靠性較高。另外，從理論上講，CAN總線是一種現(xiàn)場總線，通信可靠性是其突出的 優(yōu)點，因此數(shù)據(jù)傳輸設備具有較高的通信可靠性。


圖1數(shù)據(jù)傳輸設備硬件系統(tǒng)的主要架構。圖2數(shù)據(jù)傳輸設備的通信方式。圖3CAN總線接口電路。圖4以太網(wǎng)接口電路。圖5串口接口電路。具體的實施方式適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備，如圖1、2，它包括ARM CPU、CAN總線接 口電路、以太網(wǎng)接口電路、FLASH存儲器、SDRAM存儲器、串口接口電路、電源。CPU為ARM CPU，ARM CPU芯片的型號為S3C2440 ；CAN總線協(xié)議控制器芯片的型號 為 MCP2510 ；ARM CPU與CAN總線接口電路的連接ARM CPU 的 SCK0、M0SI0、MIS00、NSS、INT 腳分別與 CAN 總線協(xié)議控制器的 SCK、SI、 SO、CS、INT腳相連接；公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備1至公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備η的 CAN總線接口的CAN_H腳和CAN_L腳并接在CAN總線上；以太網(wǎng)接口電路中的以太網(wǎng)控制器芯片的型號是RTL8019AS ；ARM CPU與以太網(wǎng)接口電路的連接ARM CPU的D0-D15數(shù)據(jù)總線分別與以太網(wǎng)控制器的SD0-SD15數(shù)據(jù)總線連接；ARM CPU的A1-A10地址總線分別與以太網(wǎng)控制器的SA0-SA9地址總線連接；ARM CPU 的 EXINTl、nOE、nWE、RESET、nGCSS 腳分別與以太網(wǎng)控制器的 INT0、I0RB、 IOWB, RSTDRVV、AEN 腳連接；任意選擇一個公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的RJ45以太網(wǎng)接口與 ADSLM0DEM的RJ45以太網(wǎng)接口相連接，公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備通過ADSL撥號方 式連接到Internet網(wǎng)絡上。FLASH存儲器的型號是HY29LV160芯片，存儲容量是2MB，SDRAM由4片型號是 HY57V641620芯片構成，容量總共為32MB。一、CAN總線接口電路不同公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備通過CAN總線接口相連接，設備的CAN總 線接口電路的示意圖如圖3所示。CAN總線協(xié)議控制器芯片的型號是MCP2510，CAN總線收 發(fā)器芯片的型號是PCA82C250，第一、第二高速光電耦合器Ul和U2芯片的型號均為6N137， 第一電阻Rl，第二電阻R2均是10歐姆的電阻，第三電阻R3的大小可根據(jù)總線通信速率適 當調整，一般取值在16歐姆和140歐姆之間。第一電容Cl，第二電容C2是均是30PF的電容。以上器件的連接為第一電阻Rl的一端與CAN總線的CAN_H線相連接，第一電阻Rl的另一端與PCA82C250芯片的CANH腳相連接；第二電阻R2的一端與CAN總線的CAN_L線 相連接，第二電阻R2的另一端與PCA82C250芯片的CANL腳相連接；第一電容Cl和第二電 容C2的一端相并聯(lián)接地，第一電容Cl的另一端與CAN_H相連接，第二電容C2的另一端與 CAN_L相連接；PCA82C250芯片的TXD、RXD腳分別與第一高速光電耦合器Ul的OUT腳、第二高速 光電耦合器U2的IN腳相連接；PCA82C250芯片的RS腳經(jīng)過第三電阻R3與地相連接；MCP2510 芯片的 SCK、SI、S0、CS、INT 腳分別與 S3C2440 芯片的 SCKO、M0SI0、MISOO、 NSS ,INT腳相連接；MCP2510芯片的TXCAN、RXCAN腳分別與Ul芯片的IN腳、U2芯片的OUT 腳相連接。CAN總線收發(fā)器PCA82C250工作在斜率模式，第一電阻Rl與第二電阻R2起到限流 作用，保護PCA82C250免受過流沖擊。第一電容Cl和第二電容C2可濾除CAN總線上的高 頻干擾和一定的防電磁輻射的作用。CAN總線協(xié)議控制器MCP2510的作用是實現(xiàn)CAN總線 協(xié)議，CAN總線收發(fā)器PCA82C250的作用是CAN總線協(xié)議控制器與CAN總線之間的接口，提 供對總線的差動發(fā)送和接收功能。高速光電耦合器Ul和U2在CAN總線協(xié)議控制器與收發(fā) 器之間具有光電隔離作用，這增強了系統(tǒng)抗干擾能力。二、以太網(wǎng)接口電路數(shù)據(jù)傳輸設備的以太網(wǎng)接口可用來連接ADSL MODEM，以太網(wǎng)接口電路如圖4所 示。以太網(wǎng)控制器芯片的型號是RTL8019AS，網(wǎng)卡濾波器芯片的型號是20F001N，具有信號 隔離與濾波作用。RTL8019AS芯片的SDO-SD15數(shù)據(jù)總線分別連接S3C2440芯片的DO-D15數(shù)據(jù)總 線；SA0-SA9地址總線分別連接S3C2440芯片的Al-AlO地址總線；RTL8019AS芯片的INTO、 I ORB, I OffB, RSTDRV, AEN 腳分別連接 S3C2440 芯片的 EXINTl、nOE、nWE、RESET、nGCSS 腳。 RTL8019AS 芯片的 TPIN+、TPIN_、TP0UT+、TPOUT-腳分別連接 20F001N 芯片的 RD+、RD_、TD+、 TD-腳；20F001N 芯片的 TX+、TX-、RX+、RX-腳分別連接 RJ45 以太網(wǎng)接 口 的 RJ_TX+、RJ_TX_、 RJ_RX+、RJ_RX_ 腳。RTL8019AS芯片有三種工作模式跳線方式、即插即用方式和免跳線方式。為了降 低接口電路的復雜性，減少連線，設置RTL8019AS芯片工作在跳線方式。S3C2440與RTL8019AS的收發(fā)緩存器的數(shù)據(jù)交換由遠程DMA(直接存儲器存取) 控制，而RTL81019AS收發(fā)緩存器與以太網(wǎng)總線之間的數(shù)據(jù)交換由它的本地DMA控制。 RTL8019AS通過中斷的方式通知S3C2440數(shù)據(jù)收發(fā)的結果和狀態(tài)，S3C2440通過查詢中斷狀 態(tài)寄存器的值作出相應處理。三、串口接口電路由于顯示控制器是RS232串口，因此數(shù)據(jù)傳輸設備需要有RS232串口。由于ARM CPU S3C2440的串口信號電平是LVTTL電平，因此必須進行串口電平轉換，轉換電路如圖5 所示。電平轉換芯片的型號是MAX232ESE。S3C2440芯片的第一串口的TXD1，RXDl腳分別 與MAX232ESE芯片的T1IN，R10UT腳相連接；S3C2440芯片的第二串口的TXD2，RXD2腳分 別與MAX232ESE芯片的T2IN，R20UT腳相連接。數(shù)據(jù)傳輸設備COMl的232_RXD1，232_TXD1腳分別與MAX232ESE芯片的T10UT，RlIN腳相連接；數(shù)據(jù)傳輸設備COM2的232_RXD2，232_ TXD2腳分別與MAX232ESE芯片的T20UT，R2IN腳相連接。數(shù)據(jù)傳輸設備的COMl串口與顯 示控制器的RS232串口相連接。COM2串口是備用串口，可用來連接其他外部設備。
第三電容C3和第四電容C4均是0. IUF的電容。MAX232ESE的Cl+腳經(jīng)過第三電 容C3與Cl-腳相連接；MAX232ESE的C2+腳經(jīng)過第四電容C4與C2-腳相連接。
權利要求
適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備，它包括CPU、FLASH存儲器、SDRAM存儲器、串口接口電路、電源；其特征在于，CPU為ARM CPU，ARM CPU芯片的型號為S3C2440；CAN總線協(xié)議控制器芯片的型號為MCP2510；ARM CPU與CAN總線接口電路的連接ARM CPU的SCK0、MOSI0、MISO0、NSS、INT腳分別與CAN總線協(xié)議控制器的SCK、SI、SO、CS、INT腳相連接；不同公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的CAN總線接口的CAN_H腳和CAN_L腳并接在CAN總線上；以太網(wǎng)接口電路中的以太網(wǎng)控制器芯片的型號是RTL8019AS；ARM CPU與以太網(wǎng)接口電路的連接ARM CPU的D0 D15數(shù)據(jù)總線分別與以太網(wǎng)控制器的SD0 SD15數(shù)據(jù)總線連接；ARM CPU的A1 A10地址總線分別與以太網(wǎng)控制器的SA0 SA9地址總線連接；ARM CPU的EXINT1、nOE、nWE、RESET、nGCSS腳分別與以太網(wǎng)控制器的INT0、IORB、IOWB、RSTDRV、AEN腳連接；任意選擇一個公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的RJ45以太網(wǎng)接口與ADSLMODEM的RJ45以太網(wǎng)接口連接，公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備通過ADSL撥號方式連接到Internet網(wǎng)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備，其特征在于CAN 總線接口電路包括CAN總線協(xié)議控制器，其型號是MCP2510 ；第一、第二高速光電耦合器 (U1、U2)，其型號均為6N137 ；CAN總線收發(fā)器，其型號為PCA82C250 ；所述器件間的連接CAN總線協(xié)議控制器的TXCAN、RXCAN腳分別與第一高速光電耦合器的IN腳、第二高速 光電耦合器的OUT腳相連接；CAN總線收發(fā)器的TXD腳和RXD腳分別與第一、第二高速光電耦合器的OUT腳與IN腳 連接；CAN總線協(xié)議控制器的SCK、Si、SO、CS、INT腳分別與S3C2440芯片的SCKO, M0SI0、 MISOO、NSS、INT 腳相連接；CAN總線收發(fā)器的CANH腳接第一電阻(Rl)的一端，第一電阻(Rl)的另一端接第一電 容(Cl)的一端，其為CAN總線接口的CAN_H腳；CAN總線收發(fā)器的CANL腳接第二電阻(R2)的一端，第二電阻(R2)的另一端接第二電 容(C2)的一端，其為CAN總線接口的CAN_L腳；第一、二電容(C1、C2)的另一端接地； CAN總線收發(fā)器的RS腳經(jīng)過第三電阻(R3)接地。
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備，其特征在于以 太網(wǎng)接口電路包括以太網(wǎng)控制器，其型號是RTL8019AS ；網(wǎng)卡濾波器，其型號是20F001N ； RJ45以太網(wǎng)接口 ；以太網(wǎng)控制器的TPIN+、TPIN-, TPOUT+, TPOUT-腳分別連接網(wǎng)卡濾波器的RD+、RD-、 TD+、TD-腳；網(wǎng)卡濾波器的TX+、TX-、RX+、RX-腳分別連接RJ45以太網(wǎng)接口的RJ_TX+、RJ_TX_、RJ_ RX+、RJ_RX_ 腳。
全文摘要
適用于公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備，涉及遠程數(shù)據(jù)通信領域。不同公交電子站牌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設備的CAN總線接口的CAN_H腳和CAN_L腳并接在CAN總線上；CAN總線上只需要選定一個數(shù)據(jù)傳輸設備外接ADSL MODEM，通過ADSL撥號方式連接到Internet網(wǎng)上，與監(jiān)控中心系統(tǒng)進行遠程通信獲取數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)傳輸設備將接收到這些數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議發(fā)送到CAN總線上，總線上的其他數(shù)據(jù)設備按照通信協(xié)議自動地獲取本公交車站需要的數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到顯示控制器，LED顯示屏上顯示這些公交信息。該設備大大降低通信費用，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡目煽啃浴?br> 文檔編號G08G1/123GK101969392SQ201010261958
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權日2010年8月24日
發(fā)明者關偉, 李寶文, 畢軍, 汪洋 申請人:北京交通大學