MVB帧收发模块设计.docx

MVB帧收发模块设计研究开发魏耀南，林品，唐允宝（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013）作者简介：魏耀南(1987-)，男，硕士研究生，研究方向为交通信息工程及控制。摘要：介绍了多功能车辆总线（MVB）及其总线控制器，着重分析了收发模块的功能。在此基础上，将帧的收发模块划分为基本的功能单元，以QuartusⅡ软件作为开发平台，采用Verilog硬件描述语言进行编程，成功地建立了收发模块IP核。关键词：多功能车辆总线；收发模块；主帧；从帧；状态机；仿真中图分类号：TN393；U292.9文献标识码：A文章编号：1000-128X(2010)03-0026-04DesignofTransceiverModuleforMVBFrameWEIYao-nan，LINPin，TANGYun-bao(SchoolofElectricalandElectricEngineering,EastChinaJiaotongUniversity,Nanchang,Jiangxi330013,China)Abstract:ThispaperintroducedMVBanditsbuscontrollerandanalysedthefunctionoftransceivermoduleinemphasis.Thetransceivermodulewasdividedintoseveralbasicfunctionalunits.UsingQuartusⅡsoftwaredevelopmentplatform,theIPcoreoftransceivermodulewassuccessfullyestablishedbyadoptingVeriloghardwaredescriptionlanguageforprogramming.Keywords:MVB;transceivermodule;masterframe;slaveframe;statemachine;simulation0引言列车通信网络由多功能车辆总线MVB和绞线式列车总线WTB组成。其中，MVB来源于安达公司的MICAS总线，主要用于将同一车辆或者不同车辆中的标准设备连到列车通信网络上，它为车厢内资源的共享和设备之间的控制提供了可靠的通道。为了符合列车通信网络标准并能方便地实现设备之间的互连，各个与MVB相连的设备都必须具有统一的网络接口，MVB控制器作为MVB总线上的核心处理器，独立于物理层和功能设备，为总线上的各个设备提供通信接口[2]。根据功能上的差异，可以将MVB控制器划分为收发模块、主控模块和通信存储器等。目前，MVB控制器的开发正处于逐步发展与不断的更新换代中，国外ABB公司和西门子公司已经制造出了MVB控制器的专用芯片。国内的列车通信网络是在技术引进和二次开发的基础上发展起来的，由于国外对MVB关键技术的垄断，尤其是对MVB控制器技术的垄断，在一定程度上给MVB在国内机车上的应用推广带来较大的阻力[3]。针对这一问题，本文采用硬件描述语言设计出了MVB控制器中的收发模块，再集成后续工作中需要完成的主控模块和通信存储器等，便能实现总线控制器的功能。1MVB帧MVB传输2种类型的帧：由总线主发送的主帧和从设备响应主帧而发送的从帧，其结构如图1所示。主帧以9位的主起始分界符开始，后为16位的数据和8位校验序列，最后以终止分界符标识结束；从帧以9位的从起始分界符开始，然后是16、32、64、128、256位的数据，如果数据部分小于或者等于64位，那么在所有数据后面附上8位的校验序列，如果数据部分大于64位，则每64位数据后面有一个8位的校验序列，最后为终止分界符。帧在MVB总线上以曼彻斯特码的形式传输。主帧数据部分的前4位为F-code（功能码），决定了响应它的从帧中数据的类型和长度，从帧长度具体如表1所示。收稿日期：2009-11-26；收修改稿日期：2010-03-27第3期魏耀南，林品，唐允宝：MVB帧收发模块设计符通过移位寄存器以串行的形式发送出去，其端口定义如图3所示。由于经曼彻斯特编码单元编码后的分界符包括非数据符NH和NL，所以本单元采用3MHz的时钟作为工作时钟，在每个工作时钟内输出半位。未编码前的分界序列拆分为半位（a）主帧结构图3分界符生成单元（b）从帧结构图1MVB帧结构的形式如下：主起始分界符：10（起始位）,11,00,01,11,00,01,01,01。从起始分界符：10（起始位）,10,10,10,00,11,10,00,11。终止分界符：00或者00,11（由传输介质决定）。2.2校验序列生成单元为了保证数据传输的可靠性，MVB标准规定在帧数据的后面需要附上校验序列，该校验序列由7位的CRC校验码和一个偶校验位组成。在本设计中选择串行的