一種具有以太網接口的mvb總線數據偵聽系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統。
【背景技術】
[0002]TCN(Train Communicat1n Network)是 1999 年 IEC/TC9/WG22 在 ABB 公司的MICAS、西門子公司的DIN43322和意大利的⑶50等基礎上制定的列車通信網絡(TrainCommunicat1n Network)國際標準，標準號為IEC61375，是列車上控制系統的關鍵技術，集計算機技術、檢測控制技術、網絡通信技術為一體。我國在2002年將TCN標準確立為正式的列車通信網絡標準(TB/T3025)。
[0003]地鐵列車的控制系統大多采用了符合IEC 61375標準的TCN網絡。標準的TCN采用2級拓撲結構:列車總線采用WTB，車輛總線采用MVB，對于采用固定編組方式運行的地鐵列車，其列車控制系統多采用MVB作為其單一總線結構，而不設置WTB總線，稱為MVB-M。
[0004]SOPC(System On a Programmable Chip)是可編程芯片系統的縮寫，就是在一個可編程芯片上實現一個電子系統的技術。SOPC是可編程邏輯器件技術和系統級芯片(SOC)技術發展與融合的產物，在一個芯片上集成了硬核或軟核CPU、數字信號處理器(DSP)、存儲器、外圍1/0及可編程邏輯等，在應用的靈活性和價格上有很大的優勢。
[0005]MVB網絡的診斷系統是軌道交通車輛單位(機務段、車輛段、大修廠等)運用、維修中不可缺少的關鍵設備。隨著車輛運營里程的增加，故障呈現多樣性，診斷系統人機界面提供的信息是有限的，大量的數據信息被診斷系統“封裝” 了起來，愈來愈多的故障需要進行MVB網絡底層的數據分析才能根本解決，車輛的調試、故障的檢測、診斷、分析都離不開MVB總線分析設備。
【發明內容】
[0006]基于以上不足，本發明要解決的技術問題是提供一種具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其能夠實時獲取列車的MVB數據并存儲為數據文件，形成列車的運行狀態庫，為列車的調試、故障的診斷和檢修提供數據支持。
[0007]為解決以上技術問題，本發明采用了以下技術方案:
[0008]一種具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，包括:
[0009]接口電路，與MVB總線連接；
[0010]控制電路，與所述接口電路連接并將接收到的總線數據進行曼徹斯特解碼；
[0011]以太網接口，與所述控制電路連接，并將控制電路的數據傳輸給上位機。
[0012]進一步的，所述控制電路包括接收器、通用異步收發器、串行外設接口和單片機，所述接收器、通用異步收發器、串行外設接口和單片機依次連接。
[0013]進一步的，所述接收器還與存儲器連接。
[0014]進一步的，所述接收器包括Avalon總線以及與所述Avalon總線連接的總線檢測電路、先導幀檢測解析電路、解碼器、CPU、定時器和鏈路控制電路。
[0015]進一步的，所述CPU 為 N1s II CPU。
[0016]進一步的，所述總線檢測電路為有限狀態機。
[0017]進一步的，所述單片機為ARM單片機。
[0018]采用以上技術方案，本發明所取得的有益效果是:
[0019](I)利用和結合FPGA和SOC各自優點的SOPC技術來實現MVB數據的接收功能；
[0020](2)和上位機采用以太網接口，無需針對不同操作系統開發硬件的驅動程序，具有一定的靈活性和通用性；
[0021](3)能夠實時獲取列車的MVB數據并存儲為數據文件，形成列車的運行狀態庫，為列車的調試、故障的診斷和檢修提供數據支持。
【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術作進一步地詳細說明:
[0023]圖1為本發明具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統的系統架構圖；
[0024]圖2為本發明具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統的接收器的架構圖；
[0025]圖3為本發明具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統的接收器的邏輯狀態圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，為本發明具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統的架構圖，其包括接口電路1、控制電路和以太網接口 6，接口電路I與MVB總線連接，控制電路與接口電路I連接并將接收到的總線數據進行曼徹斯特解碼；以太網接口與控制電路連接，并將控制電路的數據傳輸給上位機。控制電路包括基于SOPC的接收器2、通用異步收發器7、串行外設接口 5和單片機3。接收器2、通用異步收發器7、串行外設接口 5和單片機3依次連接，接收器2還與存儲器8連接，單片機3還通過以太網接口 6與上位機4連接。接口電路I用于兼容列車上的傳輸介質，能夠兼容EMD和ESD+兩種傳輸介質接口方式；接收器2用于接收MVB總線數據并對接收到的數據進行曼徹斯特解碼；單片機3用于接收MVB數據并打包發送給上位機4 ;上位機4采用c#語言編寫，為便于現場處理數據，上位機4接收數據并將其存儲為文本或EXCEL格式。單片機3采用TI公司的TM4C1294，為ARM單片機。單片機3和上位機4之間采用兩種協議通訊，配置設備時采用傳輸控制協議/網際協議(TCP/IP)方式，上傳數據則采用用戶數據報協議，上傳數據包括端口配置及數據，數據采用固定長度32字節發送，MVB數據超過32字節的，分成多包發送。工作中單片機3作為主設備，接收器2作為從設備。
[0027]如圖2所示，MVB數據接收器2采用Altera公司的EP2C8系列可編程門陣列(FPGA)，利用SOPC技術，將MVB接收控制電路、中央處理單元(CPU)及其他模塊共同集成在一片FPGA上。所述MVB數據接收器2包括與阿瓦隆總線(Avalon總線)連接的專用處理器和MVB IP軟核處理器，所述專用處理器包括與Avalon總線連接的N1s II CPU20UMVBIP軟核的Avalon接口、定時器202、鏈路控制模塊203、UART核204和SPI核205 ;所述MVBIP軟核處理器包括總線檢測電路206，先導幀檢測解析電路207、MVB解碼器208、通信存儲器209和總線接口。N1s II CPU中N1S是ALTERA公司推出的32位RISC(精簡指令集)嵌入式處理器的型號，II是系列號。
[0028]所述總線檢測電路為有限狀態機實現的序列檢測電路，總線在空閑時處于高阻狀態，當檢測到下降沿時，即可判斷一幀的開始。為了消除亞穩態，檢測模塊用16倍總線速率的時鐘信號(24MHz)為采樣時鐘，其過程為:在檢測到一個下降沿前，已經檢測到至少8個高電平，緊接著，檢測到8個低電平后，檢測到一個上升沿就表明一幀的開始。
[0029]所述先導幀檢測解析電路主要與工作幀同步，MVB總線數據的曼徹斯特編碼有16個先導幀，所述先導幀檢測解析電路主要與工作幀同步、解碼出接收到的時鐘信號并鎖相。
[0030]所述解碼單元依據解析出的時鐘信號進行曼徹斯特解碼，并進行CRC校驗。
[0031]整個MVB數據接收器2的工作過程如下:
[0032]如圖3所示，為MVB數據接收器2的邏輯狀態圖，整個模塊采用了有限狀態機來實現，所述狀態機包含九個狀態，其中Rec_t，Rec_t2、Rec_t3為過渡狀態。總線檢測電路檢測到新的一幀數據開始后，給出使能信號，先導幀檢測解析電路開始先導幀的接收及解析，然后接收幀頭，根據解析出的數據編碼進行主、從幀頭識別，根據IEC61375-1中規定的主從幀頭的定義來確定幀數據的長度并以此控制數據的接收。“Data_Rec”狀態時根據確定出的數據幀的長度，進行解碼接收，若為主幀，接收16位后轉到校驗序列接收狀態；若為從幀，則根據最新接收到的主幀的功能碼計算該幀的數據長度，判定是否接收完畢。“CRC校驗”狀態時接收校驗碼并將其與重新生成的校驗序列進行對比，異常則報錯。“Rec_End”狀態時接收幀終止分界符，若接收到的電平序列與終止分界符不相符，則報幀長度錯誤。
[0033]所述系統的工作過程如下:根據列車MVB傳輸介質及網絡拓撲圖，選擇EMD或ESD+接口 ；確定需要偵聽的數據端口，編寫配置文件下載到所述系統中；將所述系統串接入列車MVB網絡，運行數據接收程序，接收并存儲數據。
[0034]最后應說明的是:以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但是凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于，包括: 接口電路，與MVB總線連接； 控制電路，與所述接口電路連接并將接收到的總線數據進行曼徹斯特解碼； 以太網接口，與所述控制電路連接，并將控制電路的數據傳輸給上位機。
2.根據權利要求1所述的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于:所述控制電路包括接收器、通用異步收發器、串行外設接口和單片機，所述接收器、通用異步收發器、串行外設接口和單片機依次連接。
3.根據權利要求2所述的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于:所述控制電路還包括存儲器，所述存儲器與所述接收器連接。
4.根據權利要求2或3所述的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于:所述接收器包括Avalon總線以及與所述Avalon總線連接的總線檢測電路、先導幀檢測解析電路、解碼器、CPU、定時器和鏈路控制電路。
5.根據權利要求4所述的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于:所述 CPU 為 N1s II CPUo
6.根據權利要求4所述的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于:所述總線檢測電路為有限狀態機。
7.根據權利要求2所述的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其特征在于:所述單片機為ARM單片機。
【專利摘要】本實用新型提供了一種具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，包括：接口電路，與MVB總線連接；控制電路，與所述接口電路連接并將接收到的總線數據進行曼徹斯特解碼；以太網接口，與所述控制電路連接，并將控制電路的數據傳輸給上位機。本實用新型提供的具有以太網接口的MVB總線數據偵聽系統，其能夠實時獲取列車的MVB數據并存儲為數據文件，形成列車的運行狀態庫，為列車的調試、故障的診斷和檢修提供數據支持。
【IPC分類】H04L12-26
【公開號】CN204392275
【申請號】CN201520013485
【發明人】蘇釗頤, 陳希雋, 陳剛, 寧韶安, 李宏輝, 李海玉, 李兆新, 申天亮, 王長庚, 陳慧瑩
【申請人】廣州市地下鐵道總公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月8日