WTB初运行的研究.doc

WTB初运行的研究 李莎，申萍，王立德 （电气工程学院，北京交通大学，北京 100044） 摘要：本文依据WTB协议规范，详细分析了WTB总线初运行的基本操作过程，采用SOPC(System On Programmable Chip，可编程的片上系统)的设计思想构建系统硬件平台，在NiosII集成开发环境中编写上层软件，并进行多节点组网实验，初步实现了WTB总线的初运行。 关键词： WTB；MAU；初运行 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Research of WTB Inauguration LI Sha, SHEN Ping, WANG Lide (School of Electrical Engineering, Beijing Jiao tong University, Beijing 100044, China) Abstract: According to WTB protocol, the process of WTB inauguration is analysed detailedly in this article. The design philosophy of SOPC is adopted to set up the system hardware platform. The software program is coded in the NiosII integrated development environment. On the basic of the platform and the software program, the experiment of the network consisting of several nodes is done to realize the WTB inauguration. Key words: WTB；0引言 近年来，随着我国电动车组、高速列车、城市轨道交通车辆等新型铁路机车车辆的发展，国内市场对列车通信网络产品的需求也在不断的增长。目前，我国的列车网络及控制技术大都是在技术引进的基础上发展起来的，国外厂商只愿提供产品而不转让关键技术。因此，从分析网络底层协议入手，逐步掌握核心技术对国内列车通信网络的发展有着重要的意义。 WTB（绞线式列车总线）是一种串行的列车级数据通信总线,主要用于日常作业中经常改变其编组的列车。初运行是WTB总线的一个显著特征，它是在列车通信网络能够正常工作之前必须进行的一个过程。WTB总线由固定安装在各个车厢内的电缆节互连而成，总线上连接的设备称为节点。初运行过程中，应用可将这些节点分为强节点、弱节点和从节点等不同的等级，从而执行不同的主权策略。 1 WTB总线初运行 1.1 初运行目的 与普通计算机网络不同，在列车网络中，当列车编组改变时，虽然同样发生了节点的添加或删除，但此时司机不能作为网络管理员单独配置某个节点，因此需要由WTB总线主（强节点可被应用提升为总线主，编号为01，具有唯一性）来自动完成对每个节点的命名和构形分配，即初运行过程。初运行结束后： 所有节点和电缆节进行电气连接，形成一条两端都有端接器的单一总线。 每个节点接收到唯一的节点地址，该地址标识节点的位置和相对于总线主的方向。 各节点收到列车拓扑信息，包括其它节点的地址、位置和节点描述符等。 1.2 MAU部件【1】 根据WTB协议规定，初运行过程需要由专用的部件—介质连接单元MAU来完成，其端接器与总线开关的动作决定了总线上节点的连接状态。MAU结构如图1所示。 在实际应用中，总线主可能位于列车中部，因此它需要在总线的两个方向上进行通信，如图1的方向1（列车前进方向）和方向2（反方向）所示。方向转换器可使主通道与方向1相连，辅助通道与方向2相连，或反之。 初运行完成后，每个节点的配置状态有两种可能：一、末端设定，总线开关打开，两个端接器接入，主通道和辅助通道连到相反的方向上；二、中间设定，总线开关闭合，两个端接器断开，辅助通道断开，连接此节点的两个总线段连通。 图1 WTB介质连接设计框图 2 硬件平台设计 本文采用SOPC的设计思想，以Avalon总线挂接IP核的形式实现硬件平台的设计。利用Quartus II的SOPC Builder工具，Nios II软处理器WTB收发器IP模块（根据MAU结构，其主要组件包括编码器、解码器和等、、 WTB处理器结构 3 初运行分析 WTB网络中，初运行由数据链路层实现，其进程分为：初运行相和拓扑分发相。初运行相主要通过监视数据的传递握手，来完成对未知节点的命名。拓扑分发相是在节点命名完成之后，正常数据交换之前，总线主根据