【正文】 HX02型電力機(jī)車的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)分為兩級(jí)；車輛級(jí)通信和列車級(jí)通信 ，對(duì)。 27 第四章 和諧 2 型電力機(jī)車 2 型電力機(jī)車概述 HXD2型大功率交流傳動(dòng)貨運(yùn) 電力機(jī) 車 (以下簡稱“ HXD2型電力機(jī)車” )微 機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制 系統(tǒng) 的核心控制設(shè) 備是 基于 WorldFIP網(wǎng)絡(luò) 的微機(jī)控制 系統(tǒng) ，整套 微機(jī)絡(luò)控制系統(tǒng)采 用 ALSTOM公司成熟可靠的 AGATETM系列電子產(chǎn) 品。并且 SRVA 板自帶鋰電池，用于保存和備份數(shù)據(jù)。 (8) 檢修維護(hù)板 SRVA SRVA 板用于實(shí)現(xiàn)檢修維護(hù)用輸入 /輸出的連接。 （ 6） CPU 板 MIXA MIXA 板包括一塊 M32A 板，采用 i960 處理器， RISC 32bits，型號(hào)為 INTEL 80960C，主頻 16MHz，內(nèi)置 RAM（ MIXA 板 4M+M32A 板 512k+MIXA 板備用 256k）和閃存（ MIXA 板 2M+M32A 板 1M）。 Locotrol 設(shè)備與 MPU 的串口 1 相連。 （ 3） FIPV 網(wǎng)通信板 CFXA CFXA 板用于實(shí)現(xiàn) MPU 與 FIPV 網(wǎng)內(nèi)其它設(shè)備的通信。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 CO MM UNICA T IO NS INT E RF ACES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P O W E R S UP P L Y CE NT RAL UNIT B oa r ds ISA b u s Add re s s B oards i m pl antat i on : M PU R ear vi ew P os i ti on s S R V A S p a r e S p a r e S p a r e S p a r e S p a r e S p a r e EALR S p a r e S p a r e (M 3 2 A ) F T D A C L X A C F X A A L i X A L 1 X S p a r e S p a r e S p a r e M I X A 26 （ 2）外部傳感器電源板 ALIX ALIX 板將 DC110V 電源提供給 AL1X 板，以保證 MPU 機(jī)箱內(nèi)各插件板的供電要求，并提供 +24V 給外部傳感 器。 15V、 +5V 和帶隔離的 5V 電源，同時(shí)輸出 15V 電源給 EALR 板。具體的插件板布置如圖 33 所示。 防護(hù)等級(jí)為 IP20。 25 電纜的屏蔽應(yīng)采用接地棒（或帶標(biāo)識(shí)的端子）和焊接套管來保證與外部其它設(shè)備的良好接觸。 布線連接采用 DIN41612 連接器（ F48 連接器的改進(jìn)），直接在機(jī)箱支架上進(jìn)行，并保證與機(jī)箱環(huán)境的緊密聯(lián)系。 維修用串行接口位于 MPU 機(jī)箱的前面板上，以保證檢修維護(hù)工作的快速進(jìn)行。 MPU 機(jī)箱支架安裝在系統(tǒng)柜內(nèi)靠近中間走廊側(cè)下部 ，安裝時(shí)將 MPU 機(jī)箱推入支架并用螺絲固定在支架上。 24 圖 32MPU 外形圖 MPU 是 HXD2 型電力機(jī)車的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的主要處理單元， MPU 可實(shí)現(xiàn)FIPT 網(wǎng)、 FIPV 網(wǎng)以及各個(gè)電子設(shè)備之間的通信，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供的各種信息進(jìn)行處理。 MPU 采用主機(jī)冗余模式工作，由兩組一 樣的主機(jī) MPU1 和 MPU2 組成，但是在正常工作情況下，只有一組 MPU 主機(jī)處于控制機(jī)車的工作狀態(tài)，而另一組 MPU 主機(jī)處于熱備狀態(tài)，在主控 MPU 主機(jī)故障時(shí)接替主控 MPU 主機(jī)的控制功能。 功能 機(jī)箱名稱 FIPV 地址 備注 十進(jìn)制 十六進(jìn)制 機(jī)車中央控制單元 MPU1 00 00 FIPV 網(wǎng)的地址 0 和 1 必須分配給MPU MPU2 01 01 軸 1 的牽引控制單元 TCU1 11 0B 軸 2 的牽引控制單元 TCU2 12 0C 軸 3 的牽引控制單元 TCU2 13 0D 軸 4 的牽引控制單 TCU2 14 0E 23 元 輔助控制單元 1 ACU1 10 輔助控制單元 2 ACU2 20 主司機(jī)顯示單元 DDU1 15 OF 輔助司機(jī)顯示單元 DDU2 16 10 遠(yuǎn)程輸入輸出模塊1 RIOM1 03 03 遠(yuǎn)程輸入輸出模塊2 RIOM2 05 05 制動(dòng)控制單元 BCU 18 12 表 31 FIPV 網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址 表 HXD2 型電力機(jī)車的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 每節(jié) HXD2 型電力機(jī)車的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由 2 組主處理單元 MPU1 和 MPU2 組遠(yuǎn)程輸入輸出模塊 RIOM1 和 RIOM 4 組牽引控制單元 TCU1～ TCU 2 組輔助控制單元 ACU1 和 ACU 2 組司機(jī)顯示單元 DDU1 和 DDU 1 組制動(dòng)控制單元BCU 組成。它由消費(fèi)者讀取，并允許應(yīng)用定義為系統(tǒng)安全值的數(shù)據(jù)故障值。 刷新機(jī)制允許生產(chǎn)者的 FullFIP2芯片控制數(shù)據(jù)在發(fā)到 FIPV網(wǎng)絡(luò)前已經(jīng)由應(yīng)用軟件更新了。這個(gè)狀態(tài)用于檢測網(wǎng)絡(luò)上無數(shù)據(jù)時(shí)的超時(shí)情況，并通知消費(fèi)者數(shù)據(jù)內(nèi)容已經(jīng)很長時(shí)間沒 有更新了。 敏感機(jī)制允許消費(fèi)者的部件 FullFIP2 芯片控制網(wǎng)絡(luò)上的 FIPV 網(wǎng)的存在。發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)者缺失后，每一個(gè)消費(fèi)者把數(shù)據(jù)的故障值定義為系統(tǒng)的安全值。 如果兩個(gè) 傳輸介質(zhì)全部喪失，則 FIPV 網(wǎng)絡(luò)將重新使兩種傳輸介質(zhì)生效以傳送信息。 ? 當(dāng)發(fā)送時(shí)，檢測到介質(zhì)的調(diào)整喪失。 ? 對(duì)于消費(fèi)者，要考慮的是第一個(gè)到達(dá)的數(shù)據(jù)。每條數(shù)據(jù)的大小不超過 256 字節(jié)，它通過源地址和存儲(chǔ)器地址識(shí)別（點(diǎn)到點(diǎn)傳送）。 對(duì)于周期性數(shù)據(jù)，其大小在 1～ 128 字節(jié)之間，總線仲裁器使用一個(gè)包含數(shù)據(jù)所有標(biāo)志符的表，將數(shù)據(jù)在預(yù)定的時(shí)間傳送至網(wǎng)絡(luò)，以安排數(shù)據(jù)交換。 (3) FIPV 網(wǎng)的信息類型 FIPV 網(wǎng)的接入只有總線仲裁器能夠管理，總線仲裁器負(fù)責(zé)安排信息交換。 ? 在 FIPV 網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)終端放置有終端電阻 ，其目的是： 使網(wǎng)絡(luò)終端匹配電纜的阻抗特性； 固定導(dǎo)線的電勢； 消除對(duì)線路的影響。 ? FIPV 網(wǎng)的總線電阻值 120?。 21 ? FIPV 網(wǎng)使用一個(gè) 16 位的多項(xiàng)式 CRC 檢驗(yàn)和（循環(huán)冗余檢驗(yàn)和）來保證數(shù)據(jù)的完整性。 ? FIPV 網(wǎng)的傳輸速度為鐵路機(jī)車車輛的專用速率 1Mb/s。 ? 總線仲裁器功能由 MPU 管理（主 MPU 負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)冗余管理）。 ? FIPV 網(wǎng)的最多允許接入的節(jié)點(diǎn)數(shù)是 32 個(gè)。 ? FIPV 網(wǎng)是一個(gè)靜態(tài)地址網(wǎng)，需要人為定義連接在 FIPV 網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，以保證設(shè)備間的正常通信。 (2) FIPV 網(wǎng)的主要特點(diǎn) ? FIPV 網(wǎng)用于每節(jié)機(jī)車內(nèi)部設(shè)備之間的功能和信息交換，每節(jié)機(jī)車都擁有一個(gè)帶冗余介 質(zhì)的 FIPV 網(wǎng)來保證接入 FIPV 網(wǎng)的各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。 ? 實(shí)現(xiàn) MPU 與其它設(shè)備之間的非周期性數(shù)據(jù)交換（維護(hù)用）。 FIPV 網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)下述功能： ? 設(shè)置 RIOM、 TCU、 ACU、 BCU、 DDU 的參數(shù)。同時(shí)FIPV 網(wǎng)允許增加新的附加設(shè) 備，以提供新的功能，如 GPS 系統(tǒng)或 TCN 接口等。具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見 01 所示。 微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) HXD2型電力機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)是 WorldFIP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，由于 HXD2型電力機(jī)車項(xiàng)目是國內(nèi)的機(jī)車制造行業(yè)首次系統(tǒng)引進(jìn) WorldFIP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，因此在介紹 HXD2 型電力機(jī)車的 WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)后，需要介紹WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基本原理，隨后再介紹 HXD2 型電力機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)。 Inter 功能的不斷增加和用戶的不斷擴(kuò)充，使地球變?yōu)橐粋€(gè)村莊。 計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展與緊密結(jié)合使計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算、工業(yè)控制等，也更多的用于信息的收集、加工、處理和傳輸。目前各高校都在建設(shè)越來越多的多功能教室，改變著傳統(tǒng)的教育方法；此外，在日常生活中也在不斷涌現(xiàn)輔助服裝設(shè)計(jì)（客體服裝設(shè)計(jì)）、電腦選發(fā)型等用微機(jī)提供的各種全新的服務(wù)項(xiàng)目。 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、輔助設(shè)計(jì)等 隨著微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件的不斷豐富，逐步改善著人們的生活和生產(chǎn)方式。如智能示波器、邏輯分析儀等，它使得人們能同時(shí)觀察眾多的信號(hào)波形及它們之間的時(shí)序關(guān)系。 儀器儀表控制 在儀器儀表，特別是電子設(shè) 備中，已逐步用微處理器取代了傳統(tǒng)的機(jī)械部件或分離的電子部件，這大大提高了產(chǎn)品的性能 /價(jià)格比。 過程控制 過程控制是微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用最多，也是最有效的方面之一。 18 信息處理和事務(wù)管理 短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)大量信息的處理是信息時(shí)代的必然要求。比如， Intel 公司用 128個(gè)微處理器構(gòu)成的 IPSC 機(jī)，速度達(dá) 512 MIPS，這比任何一種商用大型機(jī)的速度都高。比如，美國 Seguent 公司用 30個(gè) Intel 80386集合起來，構(gòu)成 Symmetry 計(jì)算機(jī)，速度為 120 MIPS，達(dá)到 IBM 3090系列最高檔大型機(jī)的性能，價(jià)格卻不到后者的十分之一。 科學(xué)計(jì)算 許多現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，這是在過去只有大、中、小型機(jī)才具有的。 應(yīng)用 由于微機(jī)具有體積小、價(jià)格低、耗電少等優(yōu)點(diǎn)， 所以它的應(yīng)用范圍十分廣闊。 許多高性能的微機(jī)的性能已經(jīng)達(dá)到或超過了中小計(jì)算機(jī)甚至大型計(jì)算機(jī)、工作站的水平，但其價(jià)格要比它們低很多。 4) 應(yīng)用軟件的配置豐富軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂， 從系統(tǒng)軟件到應(yīng)用軟件可方便地構(gòu)成不同規(guī)模的微機(jī)系統(tǒng)，從而使微機(jī)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 3) 結(jié)構(gòu)簡 單、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便微機(jī)多采用模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，構(gòu)成系統(tǒng)的各功能部件和各種適配器通過標(biāo)準(zhǔn)的總線插槽相連， 增加了系統(tǒng)擴(kuò)充的靈活性和方便性。進(jìn)而降低了對(duì)使用環(huán)境的要求。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，今后推出的微處理器集成度會(huì)更高。例如 PentiumII 將 750萬個(gè)晶體管電路僅集 17 成在 amp。這是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它奠定了計(jì)算機(jī)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。 諾依曼機(jī)” 。諾依曼(，美籍匈牙利人 ) 的“存儲(chǔ)程序” 的設(shè)計(jì)思想， 即采用二進(jìn)制計(jì)算、存儲(chǔ)程序并在程序控制下自動(dòng)執(zhí)行的思想。1946 年 2 月 ， 在 美 國 賓 夕 法 尼 亞 大 學(xué) 誕 生 了 世 界 上 第 一 臺(tái) 計(jì) 算 機(jī)ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)。 預(yù)計(jì)在不久的將來，將誕生以超導(dǎo)器件、電子仿真、集成光路等技術(shù)支撐的第五代計(jì)算機(jī)。 計(jì)算機(jī)從誕生到現(xiàn)在不過半個(gè)多世紀(jì)， 但是它的發(fā) 展速度是驚人的， 它把人 類的計(jì)算速度提高了數(shù)千億倍。它是一種能自動(dòng)、高速、精確地處理信息的現(xiàn)代化電子設(shè)備，計(jì)算機(jī)具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯判斷能力，并能通過預(yù)先編好的程序來自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的加工處理，因此，也可以說計(jì)算機(jī)也是一種幫助人類從事腦力勞動(dòng) (包括記憶、計(jì)算、分析、判斷、設(shè)計(jì)、咨詢、診斷、決策、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造等思維活動(dòng) )的工具。配有操作系統(tǒng)、高級(jí)語言和多種工具性軟件等。 16 第三章 微機(jī)控制基礎(chǔ) 微型計(jì)算機(jī)的概述 微機(jī)簡介與發(fā)展 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡稱“微機(jī)系統(tǒng)”?；局芷谥兄芷谙嘀蟮牟?分是偶發(fā)相，在此期間主節(jié)點(diǎn)向請(qǐng)求發(fā)送消息數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)依次發(fā)送消息數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求，收到請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)將要發(fā)送的消息數(shù)據(jù)發(fā)向目的節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)按預(yù)先生成的周期列表依次請(qǐng)求從節(jié)點(diǎn)