Mit der rasanten Entwicklung der elektronischen Technologie und der verteilten Netzwerksysteme haben viele Züge die Technologie der Kommunikationsnetzwerke übernommen und die Intelligentisierung, Informatisierung und Vernetzung des Zugsteuerungssystems realisiert. Als wichtige Komponente des Zugkommunikationsnetzes findet die MVB aufgrund ihrer Echtzeiteigenschaften wie gute Leistung und hohe Kommunikationsrate immer mehr Beachtung. In diesem Artikel wird das Design des MVB Multiprotokoll-Kommunikations-Gateways analysiert.
Mit der rasanten Entwicklung der Hochgeschwindigkeitsbahnen in meinem Land wurden in neuen Zügen in großem Umfang Kommunikationsnetze eingesetzt. Unter anderem nutzt der Harmony-EMU meines Landes die Steuerungstechnologie des Kommunikationsnetzes. Als wichtiger Bestandteil des Zugkommunikationsnetzes wird auch das Kommunikationsgateway MVB von immer mehr Menschen beachtet.
1.TCN und MVB Überblick
TCN, auch bekannt als Zugkommunikationsnetz, ist ein Kommunikationsnetz, das auf dem verteilten Zugsteuerungssystem für die Zugsteuerung und die Diagnose von Informationsdaten entwickelt wurde. TCN ist ein speziell für Zugkommunikationsnetze formulierter Standard. Es zeichnet sich durch Zuverlässigkeit, Echtzeit und Verwaltbarkeit aus. Diese Technologie wird von vielen Eisenbahnunternehmen und Zulieferern unterstützt. TCN besteht aus zwei Teilen: dem verdrillten Zugbus WTB und dem multifunktionalen Zugbus MVB. Bei dem MVB handelt es sich um einen seriellen Datenkommunikationsbus zwischen miteinander verbundenen Geräten mit Anforderungen an Interoperabilität und Austausch. Er ist ein wichtiger Bestandteil des TCN. Viele dieser Geräte sind gängige industrielle Schnittstellen, aber die eigentliche Anwendung dieser Geräte erfordert, dass die industrielle MVB-Schnittstelle an den MVB-Bus angeschlossen wird. Nun haben viele Gateways eine relativ einfache Protokollkonvertierungsfunktion und können kein drahtloses LAN unterstützen. Die Übertragungsmethode hat einen großen Einfluss auf die intelligente Entwicklung der Züge und das Prinzip der Offenheit. Die Datenübertragungsmethode über den Bus ist kabelgebunden, was die Erfassung der Echtzeitdynamik an wichtigen Stellen einschränkt und die physische Verbindung von Geräten und Gateways erschwert. Industrie-Gateway
2. Schlüsseltechnologien des MVB Multiprotokoll-Kommunikations-Gateways
-. MVB Multi-Protokoll-Kommunikations-Gateway umfasst hauptsächlich sechs Kommunikationsprotokolle: MVB-Busprotokoll, CAN-Bus, Ethernet, RS-232, RS-485 und Wi-Fi-Funknetz. Diese sechs Kommunikationsprotokolle müssen organisch in ein Gateway integriert werden. Das ist eine sehr schwierige Aufgabe, aber die Forschung daran ist immer noch notwendig. Das TCN des MVB-Busprotokolls hat zwei Ebenen in der topologischen Struktur, nämlich den Zug-WTB, den Ausrüstungs- und Steuerungsbus und den MVB auf Fahrzeugebene. Der Zugbus kann automatisch die Richtung und die Position des Zugparkplatzes erkennen und zuverlässige Daten übertragen; zu den Datentypen des MVB-Busses gehören hauptsächlich die folgenden drei Typen: ① Daten mit Quelladressierung und periodischem Broadcast-Prozess; ② Nachrichtendaten mit Zieladressierung und Übertragung auf Anfrage, hauptsächlich einschließlich Diagnoseinformationen und Management-Service-Informationen; ③ Überwachungsdaten, die während der Netzwerkrekonstruktion und -initialisierung übertragen werden. Die Gerätetypen des MVB-Busses sind hauptsächlich in sechs Gerätetypen von 0 bis 5 unterteilt, können aber auch in Master-Geräte und Slave-Geräte unterteilt werden. Ein Master-Gerät bezieht sich auf ein Gerät, das Informationen an Slave-Geräte auf dem Bus senden und Slave-Frame-Senderechte zuweisen kann. Es kann in "strong master device" und "weak master device" unterteilt werden. Echtzeit-Protokoll RTP ist ein wichtiger Software-Verarbeitungsmechanismus, der vom MVB-Bus übernommen wurde. Es bietet hauptsächlich zwei Datenkommunikationsdienste: Variablen und Nachrichten. Seine hierarchische Struktur umfasst die physikalische Schicht, die Netzwerkschicht, die Transportschicht, die Verbindungsschicht und die Sitzungsschicht. Die Nachrichtendaten werden Punkt-zu-Punkt übertragen, und der Kommunikationsprozess lässt sich wie folgt zusammenfassen: Anruf des Absenders, Verbindungsaufbau, Nachrichtenübertragung und Antwort des Empfängers. Wie in Tabelle 1 dargestellt:
3. Gesamtentwurf der MVB Multiprotokoll-Gateway-Hardware
Die MVB Multi-Protokoll-Gateway-Design kann in sechs Module in Bezug auf die Hardware, die vor allem die grundlegende Kommunikation des Kernsystems, Performance-Tests, manuelle Interaktion, erweiterte Funktionen und Simulation debugging.among ihnen, die Arbeit konzentriert sich auf die Gestaltung der Kern-Schaltungen und die Gestaltung und Debugging von grundlegenden Kommunikations-Funktion Schnittstelle Schaltungen. Der Gesamtentwurf des Gateways
Die Peripheriegeräte werden von dem im Zentralprozessor integrierten FSMC-Controller gesteuert. Seine Aufgabe ist es, die Daten-, Adress- und Steuersignale des AHB-Systembusses umzuwandeln und so die Anforderungen der verschiedenen Peripherie-Timingsequenzen zu erfüllen. FSMC wandelt den externen Speicher in vier 256-MByte-Speicherblöcke um. Der Speicherblock mit dem Adressraum Ox60000000-Ox6FFFFFFFF kann in vier identische Speicherbereiche unterteilt werden. Jeder Speicherbereich hat ein eigenes Chip-Select-Signal. Um die Die Geschwindigkeit ist konsistent und vermeidet ständiges Hin- und Herschalten der FSMC-Konfiguration. Externes SRAM, SSMV62AD und SSMV62AD Fast Devices können in den ersten drei Speicherbereichen des Speicherblocks gespeichert werden.
Wie in Tabelle 2 dargestellt, wird für die externe Erweiterung ein stromsparender Speicherchip verwendet, der Benutzerdaten und Datensysteme speichern kann. Er unterstützt auch den Byte-Zugriff und den Standby-Modus. Die Zugriffsgeschwindigkeit ist sehr hoch und erfordert keine Auffrischungsoperationen. Er besteht aus 512K 16bit-Einheiten und verwendet 19 Adress- und 16 Datenbusse für Adressierungs-, Lese- und Schreibvorgänge. Der externe Erweiterungs-NORFLASH-Chip wird hauptsächlich in Speichersystemanwendungen eingesetzt und verwendet ebenfalls einen 16-Bit-Zugriffsmodus. Die grundlegende Kommunikationsschaltung umfasst hauptsächlich die MVB-Board-Treiberschaltung, die RS-485-Schnittstellenschaltung, die CAN-Feldbusschaltung, die Wi-Fi-Board-Schnittstellenschaltung und die RS-232-Kommunikationsschaltung. Die MVB-Karte verfügt über einen 8-Bit-Datenzugriffsmodus und unterstützt vier Modi: Debugging, parallel, seriell und Produktion. Sie ermöglicht auch die Kommunikationsformen EMD und ESD für physische Medien. S-MOEDO wird verwendet, um die Schnittstelle der physikalischen Schicht in der MVB auszuwählen. S-MOED[2:1] wird verwendet, um den Arbeitsmodus der MVB auszuwählen. Um unerwartete Signalkonflikte zu vermeiden, verbinden Sie die Hardware von S-MOED[2:0] mit der Masse und verwenden Sie EMD für die Kommunikation. Zur Erleichterung der Fehlersuche und des Testens hat das MVB-Multiprotokoll-Gateway auch eine externe 5V-DC-Stromversorgung und den Stromversorgungsmodus des PCs vorgesehen, die über den S901-Schalter umgeschaltet werden. Die Systemstromversorgung wird durch zwei Chips zur Stabilisierung der Niederspannung getrennt. So kann der unterschiedliche Bedarf der verschiedenen Funktionskreise an Arbeitsstrom effektiv gedeckt und die gegenseitige Beeinflussung der Schaltkreise reduziert werden. Das MVB-Multiprotokoll-Kommunikations-Gateway kann auch auf einer Leiterplatte entworfen werden. Der Prozess lässt sich wie folgt zusammenfassen: schematischer Entwurf, Geräte-Layout, elektrische Verdrahtung, Teardrop-Addition, Platzierung der Kupferschicht und Regelerkennung. Um die Verarbeitungskosten der Leiterplatte effektiv zu senken, werden doppelseitige Platten verwendet. Der Entwurfsprozess verwendet die Bottom-up-Entwurfsmethode des Schaltplans, wobei jedes Gerät und jedes Modul entsprechend seiner Funktion in neun Gruppen unterteilt wird. Der Entwurf des Schaltplans basiert auf den Prinzipien der obersten Ebene und verbindet diese neun diskreten Zeichnungen elektrisch. Aufgrund des Prinzips der Nähe von Geräten, Steckverbindungen und Störquellen können die Ergonomie und der Höhenraum der Leiterplatte für das Layout genutzt werden. Die Verdrahtung der Stromversorgung muss in Form eines Baumes erfolgen. Die Topologiestruktur wird verwendet, um den Strom in der gleichen Richtung zu halten, um das Auftreten von Rückflüssen zu vermeiden. Der Erdungsdraht der Komponente muss direkt mit der Kupferschicht und der Stromversorgung verbunden werden, während das Hochstromgerät eine separate Verbindung benötigt. Um das Signalrauschen zu verringern und einen guten Kontakt zwischen den oberen und unteren Erdungsdrähten zu gewährleisten, kann Kupfer zu einer doppellagigen Masseebene verlegt werden. Dabei kann jedoch zur Verringerung der toten Kupferfläche eine große Anzahl digitaler Massebohrungen zur Korrektur und Verbesserung angebracht werden. Die funktionelle Schaltung verwendet eine abgeschirmte Verdrahtung Surround-Methode.
