Mvb總線分析設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MVB總線分析設備。該MVB總線分析設備包括接口轉換模塊、FPGA模塊、STM32微控制器芯片和串口通訊模塊，STM32微控制器芯片用于獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)并編碼，F(xiàn)PGA模塊用于將編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式、并經由接口轉換模塊向MVB總線傳輸待發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA模塊還用于采集MVB總線中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀并轉換格式，STM32微控制器芯片還用于對采集的數(shù)據(jù)幀解碼并發(fā)送至上位機。本發(fā)明的MVB總線分析設備實現(xiàn)了對MVB總線上的設備的響應數(shù)據(jù)幀的監(jiān)聽，從而能夠自動地實時監(jiān)測多個MVB設備、迅速發(fā)現(xiàn)MVB設備的故障，大大提高了對MVB設備的監(jiān)測效率。
【專利說明】MVB總線分析設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種MVB總線分析設備。
【背景技術】
[0002]MVB總線即多功能車輛總線，是一種主要用于(但也并非專用于)對有互操作性和互換性要求的互連設備之間的串行數(shù)據(jù)通信總線。MVB總線是現(xiàn)代軌道交通車輛上主要使用的一種通訊總線協(xié)議。而由于地鐵MVB設備的增多，對MVB設備的監(jiān)測對于現(xiàn)代軌道交通車輛的正常運行變得越來越重要。同時，對于MVB設備的檢測仍然必須人工對MVB設備逐個進行檢測，以確定各個MVB設備是否正常工作，這需要耗費大量人力物力，檢測效率低下。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中對MVB設備的監(jiān)測必須針對MVB設備逐個進行人工的檢測，才能確定各個MVB設備是否正常工作，因而耗費大量人力物力、檢測效率低下的缺陷，提出一種MVB總線分析設備。
[0004]本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:
[0005]本發(fā)明提供了一種MVB總線分析設備，其特點在于，包括接口轉換模塊、FPGA模塊、STM32微控制器芯片和串口通訊模塊。STM32微控制器芯片用于經由串口通訊模塊從上位機獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)并為待發(fā)送數(shù)據(jù)編碼、然后向FPGA模塊發(fā)送控制信號和編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA模塊用于將編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式、并根據(jù)接收到的控制信號經由接口轉換模塊向MVB總線傳輸MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)。FPGA模塊還用于經由接口轉換模塊采集MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀、并將MVB數(shù)據(jù)幀轉換為一預設數(shù)制的數(shù)據(jù)幀，STM32微控制器芯片還用于從FPGA模塊獲取該預設數(shù)制的數(shù)據(jù)幀并進行解碼、然后將解碼后的數(shù)據(jù)幀經由串口通訊模塊發(fā)送至上位機。
[0006]MVB總線中的數(shù)據(jù)傳輸采用曼切斯特編碼(Manchester Encoding)方式。電氣電平信號在一個傳輸周期內低電平到高電平的跳變表示碼元“ I ”，電平信號在一個傳輸周期內高電平到低電平的跳變表示碼元“O”。在MVB總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀可以分為主幀和從幀兩類。上述由STM32微控制器芯片從上位機獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)，并由FPGA將編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式向MVB總線傳輸?shù)拇l(fā)送數(shù)據(jù)的過程，相當于發(fā)送主幀的過程。上述FPGA采集MVB數(shù)據(jù)幀并轉換，然后STM32微控制器芯片將獲取數(shù)據(jù)幀解碼并發(fā)送至上位機的過程，相當于采集解析從幀的過程。
[0007]其中，主幀主要起到數(shù)據(jù)問詢和狀態(tài)查詢的功能，而從幀為主幀的響應數(shù)據(jù)幀。主幀結構依次為:起始分界符、16位主幀數(shù)據(jù)(包括狀態(tài)功能字和端口地址等信息)、8位循環(huán)冗余校驗(CRC)序列和終止分界符；從幀結構依次為:起始分界符、幀數(shù)據(jù)(位數(shù)可以為16、32,64或者128位)、CRC校驗序列和終止分界符。
[0008]本領域技術人員應當理解，由于FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)模塊經由接口轉換模塊向MVB總線傳輸MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)，因此這部分待發(fā)送數(shù)據(jù)對于MVB總線及總線上的其他設備而言和MVB總線上原本傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的格式相同，MVB總線上的其他設備會以常規(guī)方式對這部分待發(fā)送數(shù)據(jù)做出反應。比如相應的設備通過MVB總線返回和待發(fā)送數(shù)據(jù)相對應的響應數(shù)據(jù)幀。另一方面，F(xiàn)PGA模塊還用于采集MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀，即相當于對MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀進行監(jiān)聽。在MVB總線上的設備如果發(fā)生故障則會在總線上傳輸相應的數(shù)據(jù)幀，而在采集之后進行數(shù)據(jù)幀的轉換以及STM32微控制器芯片對數(shù)據(jù)幀的解碼，則使得上位機能夠更直接地對數(shù)據(jù)進行分析，從而判斷MVB總線上的設備是否發(fā)生故障。
[0009]其中，該串口通訊模塊可以采用RS232接口。STM32微控制器芯片是基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核的一個系列的芯片產
品O
[0010]較佳地，F(xiàn)PGA模塊用于以符合MVB協(xié)議標準的速率向MVB總線傳輸轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0011]這樣就使得FPGA經由接口轉換模塊向MVB總線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率和MVB總線上傳輸?shù)钠渌麛?shù)據(jù)的傳輸速率一致，從而避免對于MVB總線原先的數(shù)據(jù)傳輸產生任何干擾。
[0012]較佳地，所述符合MVB協(xié)議標準的速率為1.5Mbit/s的整數(shù)倍碼率。
[0013]較佳地，STM32微控制器芯片用于根據(jù)IEC61375協(xié)議為待發(fā)送數(shù)據(jù)編碼。
[0014]本領域技術人員應當理解，Mbit/s為碼率單位，即兆比特每秒，而IEC61375協(xié)議為關于列車總線的一種國際標準協(xié)議。
[0015]較佳地，F(xiàn)PGA模塊用于在采集MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀后，先將MVB數(shù)據(jù)幀中的幀起始分界符和幀終止分界符去除，然后再將MVB數(shù)據(jù)幀轉換為該預設數(shù)制的數(shù)據(jù)幀。
[0016]去除了幀起始分界符和幀終止分界符后，能夠有效減少MVB數(shù)據(jù)幀的大小，同時仍保留了數(shù)據(jù)幀中的有效信息。
[0017]較佳地，該預設數(shù)制為16進制。
[0018]將2進制的MVB數(shù)據(jù)幀轉換為16進制后，在FPGA模塊、STM32微控制器芯片、串口通訊模塊和上位機之間進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)變得更小，能夠更快地完成數(shù)據(jù)傳輸。
[0019]較佳地，該MVB總線分析設備還包括uCOS-1I實時操作系統(tǒng)，用于控制FPGA模塊和STM32微控制器芯片。也就是說，通過uCOS-1I實時操作系統(tǒng)來調度實現(xiàn)FPGA模塊和STM32微控制器芯片的各功能。uCOS-1I是專門為計算機的嵌入式應用設計的一種實時操作系統(tǒng)內核，其絕大部分代碼是用C語言編寫的。
[0020]在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。
[0021]本發(fā)明的積極進步效果在于:
[0022]本發(fā)明的MVB總線分析設備通過STM32微控制器芯片獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)并編碼，并由FPGA模塊向MVB總線傳輸MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)，同時由FPGA模塊采集和處理MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀，并由STM32微控制器芯片解碼后將數(shù)據(jù)幀發(fā)送至上位機進行分析，實現(xiàn)了對MVB總線上的設備的響應數(shù)據(jù)幀的監(jiān)聽，從而能夠自動地實時監(jiān)測多個MVB設備、迅速發(fā)現(xiàn)MVB設備的故障，大大提高了 MVB設備的監(jiān)測效率?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明一較佳實施例的MVB總線分析設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明一較佳實施例的MVB總線分析設備，包括接口轉換模塊1、FPGA模塊2、STM32微控制器芯片3和串口通訊模塊4。本實施例的MVB總線分析設備還包括為上述模塊和芯片供電的一電源模塊，以及用于控制FPGA模塊2和STM32微控制器芯片3的uCOS-1I實時操作系統(tǒng)(圖1中未示出)。
[0026]STM32微控制器芯片3用于經由串口通訊模塊4從上位機獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)并為待發(fā)送數(shù)據(jù)編碼、然后向FPGA模塊2發(fā)送控制信號和編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA模塊2用于將編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式、并根據(jù)接收到的控制信號經由接口轉換模塊I向MVB總線傳輸MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0027]FPGA模塊2還用于經由接口轉換模塊I采集MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀、并先將MVB數(shù)據(jù)幀中的幀起始分界符和幀終止分界符去除、然后再將MVB數(shù)據(jù)幀轉換為該16進制的數(shù)據(jù)幀，STM32微控制器芯片3還用于從FPGA模塊2獲取該16進制的數(shù)據(jù)幀并進行解碼、然后將解碼后的數(shù)據(jù)幀經由串口通訊模塊4發(fā)送至上位機。
[0028]在MVB總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀可以分為主幀和從幀兩類。上述由STM32微控制器芯片3從上位機獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)，并由FPGA模塊2將編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式向MVB總線傳輸?shù)拇l(fā)送數(shù)據(jù)的過程，相當于發(fā)送主幀的過程。上述FPGA模塊2采集MVB數(shù)據(jù)幀并轉換，然后STM32微控制器芯片3獲取數(shù)據(jù)幀并解碼發(fā)送至上位機的過程，相當于采集解析從幀的過程。其中，主幀主要起到數(shù)據(jù)問詢和狀態(tài)查詢的功能，而從幀為主幀的響應數(shù)據(jù)幀。
[0029]在MVB總線上的設備發(fā)生故障的情況下，其會在總線上傳輸相應的數(shù)據(jù)幀，而在FPGA模塊2采集了相應的數(shù)據(jù)幀后并進行數(shù)據(jù)幀的轉換后，STM32微控制器芯片3對數(shù)據(jù)幀的解碼，解碼后得到的數(shù)據(jù)使得上位機能夠更直接地對數(shù)據(jù)進行分析，從而判斷MVB總線上的設備是否發(fā)生故障。
[0030]本實施例中，F(xiàn)PGA模塊2用于以符合MVB協(xié)議標準的速率，具體地，以1.5Mbit/s的整數(shù)倍碼率向MVB總線傳輸轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)。STM32微控制器芯片3用于根據(jù)IEC61375協(xié)議為待發(fā)送數(shù)據(jù)編碼。
[0031]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種MVB總線分析設備，其特征在于，包括接口轉換模塊、FPGA模塊、STM32微控制器芯片和串口通訊|旲塊； STM32微控制器芯片用于經由串口通訊模塊從上位機獲取待發(fā)送數(shù)據(jù)并為待發(fā)送數(shù)據(jù)編碼、然后向FPGA模塊發(fā)送控制信號和編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA模塊用于將編碼后的待發(fā)送數(shù)據(jù)轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式、并根據(jù)接收到的控制信號經由接口轉換模塊向MVB總線傳輸MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)； FPGA模塊還用于經由接口轉換模塊采集MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀、并將MVB數(shù)據(jù)幀轉換為一預設數(shù)制的數(shù)據(jù)幀，STM32微控制器芯片還用于從FPGA模塊獲取該預設數(shù)制的數(shù)據(jù)幀并進行解碼、然后將解碼后的數(shù)據(jù)幀經由串口通訊模塊發(fā)送至上位機。
2.如權利要求1所述的MVB總線分析設備，其特征在于，F(xiàn)PGA模塊用于以符合MVB協(xié)議標準的速率向MVB總線傳輸轉換為MVB數(shù)據(jù)幀格式的待發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.如權利要求1所述的MVB總線分析設備，其特征在于，STM32微控制器芯片用于根據(jù)IEC61375協(xié)議為待發(fā)送數(shù)據(jù)編碼。
4.如權利要求2所述的MVB總線分析設備，其特征在于，所述符合MVB協(xié)議標準的速率為1.5Mbit/s的整數(shù)倍碼率。
5.如權利要求1所述的MVB總線分析設備，其特征在于，F(xiàn)PGA模塊用于在采集MVB總線中傳輸?shù)腗VB數(shù)據(jù)幀后，先將MVB數(shù)據(jù)幀中的幀起始分界符和幀終止分界符去除，然后再將MVB數(shù)據(jù)幀轉換為該預設數(shù)制的數(shù)據(jù)幀。
6.如權利要求1所述的MVB總線分析設備，其特征在于，該預設數(shù)制為16進制。
7.如權利要求1所述的MVB總線分析設備，其特征在于，該MVB總線分析設備還包括uCOS-1I實時操作系統(tǒng)，用于控制FPGA模塊和STM32微控制器芯片。
【文檔編號】G05B23/02GK103676933SQ201310594554
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王建兵, 印禎民, 張峰 申請人:上海申通地鐵集團有限公司