TCN与MVB概述

随着电子技术及分布式网络系统的迅速发展,很多列车采用了通信网络技术,并实现了列车的控制系统智能化、信息化及网络化.作为列车通信网络重要组成的MVB,由于它的实时性好及通信率高等特点.正越来越受到人们的关注,本文就MVB多协议通信网关的设计进行了分析。

随着我国高速铁路的迅速发展,列车通信网络已被广泛地应用在新型的列车上,其中,我国的和谐号动车组中就运用了通信网络控制技术,作为列车通信网络重要组成的通信网关MVB,也正在被越来越多的人所关注。

1TCN与MVB概述

TCN又称为列车通信网络,是在列车的分布式控制系统上所发展起来的对列车控制及对信息数据诊断的通信网络。TCN是专门给列车通信网络所制定的标准,具有可靠性、实时性及可管理性等特点,这种技术得到了很多铁路公司及供应商的支持。TCN包括绞线式列车总线WTB及多功能列成总线MVB两部分，其中,MVB是一种具有互操作及互换要求互连设备间串行的数据通信总线,是TCN的重要组成,现在车载没备所应用很多都是常用.工业接口,但这些设备的实际应用均需要经过MVB工业接口才能挂到MVB总线上，现在很多网关的协议转换功能较为单”一,并不能支持无限局域网的相关传输方式,这对列车智能发展及开放性原则有着极大的影响,总线数据传输方式是有线,这限制了重要场所实时动态的获取,并对设备及网关的物理连接带来了不便。工业网关

2 MVB多协议通信网关的关键技术

·. MVB多协议通信网关主要包含MVB总线协议CAN总线、以太网、RS-232.RS-485及 Wi-Fi无线网络六种通信协议,要在一个网关里对这六种通信协议进行有机融合是一件很困难的事情,但对它的研究还是很有必要的。其中,MVB总线协议的TCN在拓扑结构上有二个层次,分别为列车WTB、设备及控制器总线及车辆级MVB,列车总线能够对列车的车位方向及位置进行自动识别,并能够传输可靠的数据;其中,MVB总线的数据类型主要有以下三种:①源寻址并有周期广播过程的数据;②目的寻址并按需进行传输的消息数据，主要包括诊断信息及管理服务信息:③在网络重构及初始化时所传送的监视数据。MVB总线的设备类型主要分为0~5六种类型的设备,但也可分为主设备和从设备,主设备是指在总线上能够给从设备发送信息且可以进行从帧发送权分配的设备。又可分为强主设备及弱主设备。实时协议RTP是MVB总线采取的种关键软件处理机制，主要能够提供两种数据通讯服务是变量及消息,其层次结构包括物理层﹑网络层、传送层、链路层及会话层等。消息数据采用的是点对点进行传送的,通信流程可归纳为:发送方呼叫、建立连接、消息传输及接受者应答。如表1所示:

3.1 MVB多协议网关硬件的总体设计

MVB多协议网关设计在硬件上可以分为六个模块,主要包括核心系统基本通信﹑性能测试、人工交互、扩展功能及仿真调试。其中,工作重点是核心电路的设计及基本通信功能接口电路的设计和调试,网关的总

线外设是通过中央处理器内部集成的FSMC控制器进行驱动的,作用是能够对AHB系统总线的数据,地址及控制的信号转换,从而满足了不同外设时序的要求,FSMC把外部储存器分成了四个256M字节的存储块，地址空间为Ox60000000-Ox6FFFFFFF的存储块又可被分为四个相同存储区,每个存储区里都有专用片选信号,为了使每个区内的速度一致,并避免FSMC配置不停地来回切换，可把外部的SRAM.SSMV62AD及SSMV62AD的快速设备存储到了存储块前三个的存储区里。

如表2所示,外部扩展运用的是低功耗的存储芯片,能够对用户数据和数据系统进行存储,同时支持字节访问和待机模式,它的访问速度很快且不用进行刷新操作,它还是由512K的16bit单元构成的,并用19根地址总线和16根数据总线来寻址及读写操作。外扩展NORFLASH芯片主要是在存储系统的应用程序中进行应用，所采用的也是16位的访问模式。在基本的通信电路中，主要包含MVB板卡的驱动电路器、RS-485接口电路、CAN现场总线电路.wi-Fi板卡接口电路器及RS-232通信电路,其中,MVB板卡有8位数据的访问模式,并支持调试、并行、串行、及生产这四种模式，还允许EMD及 ESD的物理介质通信形式,S--MOEDO是用来选择MVB中的物理层接口,S-MOED[2:1]用来选择MVB的工作模式,为了避免意外信号的冲突,将S-MOED[2:0]的硬件连接到地上,并用EMD进行通信。为了调试及测试的方便;MVB多协议网关还设计了外部5V直流电源及PC机的供电方式，均是通过S901开关来切换的,其中,系统电源是运用两个低压差的稳压芯片来分立设计,这样可以有效地淘足不同的功能电路对工作电流的不同需要,还减少了它们之间的相互十扰。MVB多协议通信网关还可以运用PCB进行设计,它的流程能够概括为:原理图的设计、器件的布局.电气布线﹑泪滴添加、铜层放置及规则检测。为了有效地节省电路板的加工费用,PCB采用了双面板来没计,它的设计过程是运用了原理图自下而上的设计方式,将各器什及模块按照功能分成9组,再进行电路图的设计,依据顶层原理,把这九个分立图纸用电气给连接起来,由于器件,插件及干扰源的靠近原则,可以运用PCB板的人工学及高度空间来布局,电源布线需要运用树形拓扑结构来保持电流的走向相同,从而避免回流的产生,元器件的地线需要铜层与电源直接进行连接,而大电流器件则需要单独的连接。为了减少信号噪声且保证顶层及底层地线接触良好，可敷铜成双层的铺地平面,但在这个过程里,为了减少死铜区域,可以放置大量的数字地过孔来修正和完善,功能电路采取的是屏蔽走线环绕方式。