单位文秘网 2021-10-15 08:13:46 点击: 次
信息诊断的数据通信网络系统。网络系统分为绞线式的列车总线WTB和多功能的车辆总线MVB.
关键词:TCN;多功能车辆总线( MVB);多功能列车总线( WTB);帧;报文
一.列车通信网络概述
1.1列车通信网络总述及示意图
列车通信网络在网络拓扑结构上分为两层总线结构:铰链式列车总线WTB(网关控制列车总线)和多功能车辆总线MVB。WTB主要完成列车级之间的数据通信;MVB主要完成车辆级内部功能设备的数据通信。两级总线是相对独立的通信子网,通过WTB-MVB网关进行数据的交换。列车通信网络的拓扑结构如图1所示。
1.2MVB 总线简介
MVB总线是专门针对车辆环境的條件下进行内部功能设备数据交换的现场总线,MVB总线采用总线拓扑结构,总线中具有唯一的总线主设备管理总线,总线上的其他设备作为从设备在主设备的管理下完成数据的发送和接收。总线的通信方式采用主设备发送主帧,从设备应答此从帧的方式。在MVB数据通信中,具有以下特征:通信传送方式采用主从帧应答,帧发送方式采用周期性广播,帧标识符具有帧头和帧尾标识识别帧开始和结束,帧编码采用曼彻斯特编码,数据传输速率为1.5Mbit/s。
MVB 总线的物理层有3 种:
1) ESD( 电的短距离传输介质) , 使用双绞屏蔽线, 按RS- 485 标准, 最多支持32 个设备, 最大总线长度20 m 。
2) EMD( 电的中距离传输介质) , 使用双绞屏蔽线, 最多支持32 个设备, 最大总线长度200 m 。允许使用变压器连接。
3) OGF( 光纤媒介) , 使用总线连接器, 传输距离可达2 km。
MVB 总线系统是分级控制系统。系统设备共分5 个级别, 6 种能力:
1) 1 级设备具的有能力有设备状态和过程数据。设备端口地址一般与设备地址一致。
2) 2 级设备具有的能力有设备状态, 过程数据, 信息数据, 是智能设备可以通过总线配置, 但不能编程。
3) 3 级设备具有的能力有设备状态, 过程数据, 信息数据和用户编程。
4) 4 级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据和总线管理器。用户编程具有可选性。
5) 5 级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据、网关和总线管理器。具有总线管理器的网关能与各种总线同步。
在MVB总线中,可分为MVB控制器和管理器,控制器完成总线过程数据和消息数据的收发;MVB管理器控制整个网络数据通信和介质分析等管理功能,充当总线网络主设备。
MVB一类设备只完成设备状态性能和过程数据传输的功能,控制数据在链路逻辑控制器的传输,故对于MVB一类设备,不需要应用处理器。MVB四类设备具有设备状态性能,过程数据性和总线管理功能等,故在网络中可充当总线管理器,故研发MVB控制器和MVB管理器是实现MVB总线的关键。MVB控制器完成数据链路层链路逻辑的控制,帧和报文的收发等。MVB管理器是在实时操作系统的支持下,通过MVB管理器的设备驱动程序接口控制MVB数据链路层完成MVB网络数据通信的任务,用户应用程序通过MVB管理器提供的应用接口函数访问管理器提供的资源,完成应用层所定义的功能。
1.3帧和报文格式
MVB总线传输的数据帧有两种类型:主帧和从帧,它们具有不同的帧结构和帧标识符。主帧由主设备按照特定的时间周期性的发送,长度为34位,其中包括9位起始标识符、4位F code功能码、12从设备地址、8位CRC校验和1位结束标识符,其中功能码F code表示应答从帧的类型和大小。根据主帧的12位从设备地址和F code功能码,被点到的从设备发送从帧是来应答主帧,应答从帧的长度有五种:34、50、82、154和298位。帧结构为从起始分节符、从帧数据、CRC校验和l一位结束标识符,从帧数据长度按照F code要求分为16、32、64、128、256位的数据,每64位数据产生8位的CRC效验码,MVB主从帧结构如图3
二.实际应用
我们使用实际的测试案例来展现一下MVB的通信,案例使用的是Dugen的两块D113通信板卡一块做主一块做从,主设备运行环境为windows,从设备工作在Fredoa 7 平台下,方案如图所示:
由于我们只是做单一的主从式的通信范例,两边的软件只是做发送和接收,在这里软件的流程图就不做列出,如图6所示SOURCE PORT 代表发送数据,SINK PORT代表接收到的数据,根据图中显示我们可以知道链路层没有连通。
图7所示的是通信网络已经链接上,并且在接收端口我们看到已经有数据,图8所示的是我们在linux系统中接收到的数据,我们可以看到在linux端口上看到的数据正好是winows中SOURCE PORT端口发送的数据,可以证明在这个实际应用中两台设备的应用层建立了完整的通路。
三.成果及展望
主要成果
本文在学习了国际标准IEC61375.1的基础上,对MVB总线中的关键技术作了详细的研究,同时通过对MVB总线的功能和报文的探讨,使用一块一类板卡和一块四类板卡。
本篇文章的主要工作:
1.在阅读大量参考文献的基础上,以MVB总线一类板卡和四类板卡的通信为主要目标,对MVB的通信流程做了深入的学习.
2.通过对MVB项目需求详细分析,完成了MVB总线上过程数据的传输。
本次测试是在实验室的环境下,调试包括物理层链路层应用层,完成了MVB通信的一致性测试。过程数据的传输符合国际标准IEC61375。
展望
列车通信网络在参考了IS07498标准规定的开放系统互联参考模型的基础上,通过一些简化和增加一些适应车辆作业的环境特征,形成了列车通信网络。本文在实验室环境条件下参考了IEC61375.1标准完成了MVB总线功能的实现和测试,但还有以下工作要做:
1.总线多个从设备的实际应用,在实际应用中网络令牌的转换过程。
2.由于轨道交通领域内车辆的特殊作业环境,而本文只在实验室环境条件下按照IEC61375.2标准完成了MVB总线的一致性测试,故需要在更复杂苛刻的环境下完成了MVB总线的一致性测试将是未来重要的工作。
参考文献
1.IEC613751 铁路电气设备列车总线国际标准
2.多功能车辆总线MVB关键技术的研究 西南交通大学 杨昌休
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