專利名稱：Mvb中繼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鐵路列車網(wǎng)絡(luò)控制，尤其涉及基于可編程器件FPGA的網(wǎng)絡(luò)電子產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
根據(jù)IEC-61375規(guī)定，多功能車輛總線MVB是將位于同一車輛中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備連接到列車通信網(wǎng)絡(luò)上的車輛總線。MVB中的設(shè)備按性能可以分為0類～5類共6種類型，其中，0類設(shè)備不具有數(shù)據(jù)通信能力，主要包括中繼器和總線耦合器等；1類設(shè)備具有過程數(shù)據(jù)性能和設(shè)備狀態(tài)響應(yīng)性能；2/3/4/5類設(shè)備除具有1類設(shè)備的性能外，還具有消息數(shù)據(jù)性能，其中4類和5類設(shè)備還具有總線管理能力，可以作為總線主。MVB總線有三種物理介質(zhì)可供選擇，即電氣短距離ESD，電氣中距離EMD和光纖介質(zhì)。相同物理介質(zhì)總線之間和/或不同物理介質(zhì)總線之間的連接需通過MVB中繼器來實(shí)現(xiàn)。作為中繼器，其作用主要是(1)將總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行再生和放大，以便于延長傳輸距離；(2)連接兩個(gè)不同物理介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。能夠滿足上述功能要求的MVB中繼器國內(nèi)目前尚不能生產(chǎn)，大多數(shù)用戶都在使用國外的Siemens和Adtranz等公司生產(chǎn)的MVB中繼器。這些中繼器都只能連接兩個(gè)相同物理介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，不同物理介質(zhì)的則不能連接，也就是說只能用作數(shù)據(jù)再生放大，而且只能用于各自公司的列車網(wǎng)絡(luò)中。由于在國內(nèi)組建MVB網(wǎng)絡(luò)時(shí)，MVB設(shè)備很可能來自不同公司，采用的物理介質(zhì)也可能不一樣，不同物理介質(zhì)的兩段網(wǎng)絡(luò)不能直鏈相連，因此就需要中繼器能夠連接兩段不同的介質(zhì)，如ESD轉(zhuǎn)EMD，ESD轉(zhuǎn)光纖介質(zhì)的中繼器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，在于設(shè)計(jì)一種能夠進(jìn)行MVB總線數(shù)據(jù)再生放大，并且能夠連接兩個(gè)不同物理介質(zhì)的中繼器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種MVB中繼器，其特征在于由物理接口I、邏輯控制單元和物理接口II所組成，其中所述的物理接口I有接腳OC1、SF1、ICA1和ICB1；物理接口II有接腳OC2、SF2、ICA2和ICB2，物理接口I與物理接口II的接腳分別與邏輯控制單元的I/O端口相連接，而物理接口I的輸入端與1段MVB總線連接；物理接口II的輸入端與2段MVB總線連接；所述的邏輯控制單元?jiǎng)t由編碼器、解碼器、方向識(shí)別器和開關(guān)組成，MVB總線信號(hào)由物理接口I、II接收和驅(qū)動(dòng)，經(jīng)邏輯控制單元處理后，使其沿著解碼器→編碼器→物理接口的通路在方向識(shí)別器和開關(guān)的控制下，實(shí)現(xiàn)MVB工業(yè)總線信號(hào)的雙向傳輸。
所述的邏輯控制單元電路中每個(gè)方向上都設(shè)置兩個(gè)解碼器，并聯(lián)于通路中，以滿足MVB總線雙通道冗余設(shè)計(jì)的需要。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中的中繼器不能連接兩種不同物理介質(zhì)的難題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了總線數(shù)據(jù)的再生與放大以及不同物理介質(zhì)連接的目的。


圖1是本實(shí)用新型的MVB中繼器結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型邏輯控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實(shí)用新型物理接口的電氣原理圖；圖4是本實(shí)用新型的邏輯控制單元的電氣原理圖。
圖中1、物理接口I，2、物理接口II，3、編碼器，4、編碼器，5、解碼器，6、解碼器，7、解碼器，8、解碼器，9、方向識(shí)別器，10、開關(guān)，11、開關(guān)。
具體實(shí)施方式
如圖1～圖4所示的MVB中繼器，其核心部分由一塊電路板及其上面的元件構(gòu)成。此電路板加上外殼即可成為獨(dú)立的中繼器模塊；也可將中繼器電路板和其它MVB設(shè)備全部插入機(jī)箱內(nèi)，共同構(gòu)成機(jī)箱級(jí)的產(chǎn)品。
MVB中繼器按邏輯分為物理接口1、邏輯控制單元以及物理接口2共三個(gè)部分。物理接口1和物理接口2可以根據(jù)應(yīng)用需要分別各自采用EMD，ESD或光纖介質(zhì)。邏輯控制單元由FPGA器件實(shí)現(xiàn)。FPGA是一種可編程邏輯器件，通過編程，可以在一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)成千上萬個(gè)組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。FPGA內(nèi)部各功能模塊采用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)，VHDL語言是采用軟件方式實(shí)現(xiàn)硬件功能的語言。
MVB中繼器的基本功能是將1段MVB總線的數(shù)據(jù)接收并還原，將還原的信號(hào)輸出到2段MVB總線上，或者將2段MVB總線的數(shù)據(jù)接收并還原，將還原的信號(hào)輸出到1段MVB總線上。上述兩種功能是同時(shí)存在的。其工作原理如下1物理接口物理接口是MVB信號(hào)的驅(qū)動(dòng)與接收部分，也就是將邏輯控制單元的編碼器輸出的電平信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)物理介質(zhì)的電氣差分信號(hào)或光信號(hào)，或者將相應(yīng)物理介質(zhì)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為邏輯控制單元的解碼器能識(shí)別的電平信號(hào)。同時(shí)物理接口也要實(shí)現(xiàn)中繼器的核心電路和外部MVB總線的電氣隔離。ESD介質(zhì)是采用光耦元件隔離的電氣短距離物理介質(zhì)，EMD是采用通信變壓器隔離的電氣中距離介質(zhì)，光纖介質(zhì)總線上不存在電信號(hào)，因此不存在與核心電路隔離的問題。
2解碼器MVB的數(shù)據(jù)速度為1.5M位/秒，即每位(BT)的時(shí)間為0.667微秒，MVB鏈路層數(shù)據(jù)以幀為基本單位，除幀頭幀尾外，MVB的數(shù)據(jù)幀全部為標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特碼。根據(jù)幀為主幀或從幀，幀頭有不同的編碼。MVB的幀尾為0.75BT+125μS的低電平。
解碼器用于將MVB輸入信號(hào)進(jìn)行再生與優(yōu)化，使信號(hào)線上可能存在的0.125us的失真的曼徹斯特信號(hào)經(jīng)過調(diào)整變成標(biāo)準(zhǔn)的曼徹斯特信號(hào)。如果MVB上的信號(hào)沒有畸變，則輸出與輸入信號(hào)形狀完全一致，只是輸出信號(hào)比輸入信號(hào)延遲若干時(shí)間。如果有畸變，用曼徹斯特碼的跳變進(jìn)行同步。并還原成標(biāo)準(zhǔn)的曼徹斯特碼。由于MVB總線是雙通道冗余的，因此中繼器的每個(gè)方向有兩個(gè)解碼器。
3開關(guān)此模塊完成電氣冗余線路的切換。即在最后一個(gè)有效主幀或最后一個(gè)替換之后的1.4ms時(shí)間內(nèi)設(shè)備沒有從MVB有效通道上接收到有效幀，則進(jìn)行線路切換；4方向識(shí)別器此模塊用于判斷1和2那個(gè)方向總線上先出現(xiàn)數(shù)據(jù)，先出現(xiàn)數(shù)據(jù)的總線具有優(yōu)先權(quán)，可以向另一個(gè)方向發(fā)送數(shù)據(jù)。如果兩個(gè)方向同時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)，則中繼器不會(huì)向任何一個(gè)方向轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
5編碼器ESD介質(zhì)和光纖具有相同的MVB鏈路層幀頭和幀尾，EMD介質(zhì)則略有不同。當(dāng)需要ESD轉(zhuǎn)EMD或光纖轉(zhuǎn)EMD的情況，編碼器要對(duì)從另一個(gè)方向解碼器收到的幀進(jìn)行處理，使輸出的鏈路數(shù)據(jù)符合相應(yīng)介質(zhì)的要求。
權(quán)利要求1.一種MVB中繼器，其特征在于由物理接口I、邏輯控制單元和物理接口II所組成，其中所述的物理接口I有接腳OC1、SF1、ICA1和ICB1；物理接口II有接腳OC2、SF2、ICA2和ICB2，物理接口I與物理接口II的接腳分別與邏輯控制單元的I/O端口相連接，而物理接口I的輸入端與1段MVB總線連接；物理接口II的輸入端與2段MVB總線連接；所述的邏輯控制單元?jiǎng)t由編碼器(3，4)、解碼器(5，6，7，8)、方向識(shí)別器(9)和開關(guān)(10，11)組成，MVB總線信號(hào)由物理接口I、II接收和驅(qū)動(dòng)，經(jīng)邏輯控制單元處理后，使其沿著解碼器→編碼器→物理接口的通路在方向識(shí)別器(9)和開關(guān)(10，11)的控制下，實(shí)現(xiàn)MVB工業(yè)總線信號(hào)的雙向傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MVB中繼器，其特征在于所述的邏輯控制單元電路中每個(gè)方向上都設(shè)置兩個(gè)解碼器，并聯(lián)于通路中，以滿足MVB總線雙通道冗余設(shè)計(jì)的需要。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種MVB中繼器，屬于一種基于FPGA器件的能夠鏈接兩種不同物理介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。該中繼器由物理接口I、邏輯控制單元和物理接口II所組成，物理接口I與物理接口II的接腳分別與邏輯控制單元的I/O端口相連接，所述的邏輯控制單元?jiǎng)t由編碼器、解碼器、方向識(shí)別器和開關(guān)組成，MVB總線信號(hào)由物理接口I、II接收和驅(qū)動(dòng)，經(jīng)邏輯控制單元處理后，使其沿著解碼器→編碼器→物理接口的通路在方向識(shí)別器和開關(guān)的控制下，實(shí)現(xiàn)MVB工業(yè)總線信號(hào)的雙向傳輸。該中繼器在每個(gè)通路上都采用了雙通道冗余設(shè)計(jì)，將兩個(gè)解碼器設(shè)置于通路中。
文檔編號(hào)H04L12/28GK2930120SQ20062009197
公開日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者王 鋒, 趙國平, 杜振環(huán), 謝步明, 吳健, 馬晨普, 李礫工, 時(shí)德鋼 申請(qǐng)人:謝步明