多功能列车通讯总线MVB简介

列车通信网络（TCN）拓扑两级拓扑：（1）列车总线：WTB，ETB（2）车辆总线：MVB，CANopen，ECNTCN分层结构对应两类通信数据：（1）过程数据：短小、周期性、实时性要求高（2）消息：较长、突发性、实时性要求不高TCN通信介质分配总线为半双工通信方式，通信时间划分为基本周期过程数据通信方式（1）分布式数据库（2）发行者、总线、用户（3）源址广播（3）端口MVB物理层（1）ESD：双绞线或者背板总线+有或者没有隔离，20M（2）EMD：屏蔽双绞线+变压器隔离，200M（3）OGF：光纤，2000M（4）通信速率均为1.5Mbps（5）不同介质的通信段通过中继器（Repeater）互连MVB拓扑结构ESD（电短距离）terminator/biasing+5VGNDRu(390)Rm(150)Rd(390)terminator/biasingsegmentlengthdevice1deviceNdevice2..n-1RxSTxSRxSTxSRxSTxS•••equipotentiallineData_NData_PBus_GNDRu(390)Rm(150)Rd(390)+5V特点：采用标准RS485，每段32个设备，每段距离20m，采用隔离方式可延长距离，菊花链拓扑OGF（光纤）特点：每段2000m，点对点拓扑，采用星耦器wired-orelectricalmediafibrepairdevicedevicedeviceRackopto-electricaltransceiverStarCouplertootherdeviceorstarcouplertootherdeviceorstarcouplerdevicedevicedeviceESDsegmentEMD（电中距离）特点：（1）采用隔离变压器（2）每段32个设备，每段距离200m（3）特性阻抗120欧、屏蔽双绞线缆互连（4）2个DB9连接器，一入一出，构成菊花链拓扑transceiverbussection2devicebussection1buscontrollershieldtransformerEMD双线冗余1B1.Data_PB1.Data_NB2.Data_PB2.Data_NtransceiverAB2transceiverBConnector_2A.Data_PA.Data_NB.Data_PB.Data_NBus_ControllerdeviceLine_BLine_AA1.Data_PA1.Data_N1B1A1Connector_1Line_BLine_AA1.Data_PA1.Data_N1A2（1）两对线（wire）在同一股电缆（cable）中（2）可应对单一故障：线路断裂、PIN脚接触故障、收发器故障。无法应对线缆故障以及连接器未插好。EMD线缆屏蔽措施（1）设备端屏蔽需要接大地（2）在不存在高压差的情况下，线缆屏蔽需要保持连贯（3）在高压差场合，屏蔽可以不连贯，但需要注意EMC防护措施EMD桩线要求注意：Stub小于10cmEMD连接器和端接345Connector_1(female)21Line_B7698Line_AB1.Data_NB1.Data_PA1.Data_NA1.Data_PA.Term_PB.Term_NLine_BLine_AB.Term_PA.Term_NZt.Afemalecable345Connector_1(male)21Line_B7698maleLine_AB1.Data_NB1.Data_PA1.Data_NA1.Data_PshieldscontactscaseZt.B452137698端接连接器EMD设备电气参数要求（1）插入损耗：0.15dB测试步骤：STEP1：不接设备，调节信号发生器幅度，使得接收端测量值为4VppSTEP2：接上设备，记录设备上电和断电时接收端的信号幅值（2）端接电阻：120欧±2%，相位角0.087EMD信号波形定义（1）高电平：Data_P–Data_N为正，TxS和Rxs为高（2）低电平：Data_P–Data_N为负，TxS和Rxs为低EMD设备发送信号波形1EMD设备发送信号波形2EMD设备发送信号波形测试（1）轻载（2）重载（3）空载（4）短路:短路不能引起设备损坏，电流1AEMD设备发送帧尾波形EMD接收信号波形（1）高电平：Up-Un大于+0.2V（2）低电平：Up–Un小于-0.2V（3）滞回电压：50mV~0.25V之间（4）高电磁干扰场合，幅度可适当放宽MVB设备分类（1）CLASS0：星耦器、中继器（2）CLASS1：设备状态、过程数据（3）CLASS2：设备状态、过程数据、消息数据（4）CLASS3：设备状态、过程数据、消息数据、用户可编程（5）CLASS4：设备状态、过程数据、消息数据、总线管理、用户可编程（可选）（6）CLASS5：设备状态、过程数据、消息数据、总线管理、TCN网关MVB编码方式（1）异步通信（2）曼切斯特（Manchester）编码：“0”，“1”，“NL”，“NH”1101000101111101dataclockframesignal9-bitStartDelimiterframedata8-bitchecksequence123456780enddelimiterMVB有效帧（1）帧起始间隔符（2）数据+校验码（3）帧结束间隔符MVB帧启始间隔符081234567activestateidlestateactivestateidlestate0MasterFrameDelimiter：{StartBit,NH,NL,0,NH,NL,0,0,0}SlaveFrameDelimiter：{StartBit,1,1,1,NL,NH,1,NL,NH}81234567startbitstartbitMVB帧结束间隔符（1）EMD：“NL”+“NH”（2）ESD，OGF：“NL”MVB帧格式Faddress9bits4128916bits从帧8CS932bits8964bits8主帧MSD16(33)16(33)32(49)64(81)MSD=MasterStartDelimiter(9bits)CS=CheckSequence(8bits)SSD=SlaveStartDelimiter(9bits)F=F_code(4bits)dataCSSSDdataSSDCSdataSSDCS964bits8dataSSDCS128(153)964bits8dataSSDCS256(297)64bitsdata8CSdata8CS64bitsdata8CS64bitsdata8CS64bitsMVB校验码计算步骤：（1）CRC校验：G(x)=x7+x6+x5+x2+1（2）偶校验（3）取反主帧功能码F_CODEF_code0123456789101112131415addresslogicalalldevicesdevicedevicedevicedevicegroupdevicedevicerequestProcess_DatareservedreservedreservedMaster_TransferGeneral_EventreservedreservedMessage_DataGroup_EventSingle_EventDevice_StatussourcesingledevicesubscribedassourceMaster=1devices--singledevice=1devicessingledevicesingledevicesize163264128256---1616--256161616responseProcess_Data(application-dependent)Master_TransferEvent_IdentifierMessage_DataEvent_IdentifierEvent_IdentifierDevice_StatusdestinationalldevicessubscribedassinkMasterMasterselecteddeviceMasterMasterMasterormonitorMasterFrameSlaveFrameMVB收发器冗余功能（1）发送：同时向两个收发器发送相同的数据，发送延时0.1uS。由线路引起的延时8uS（2）接收：分为信任线和观察线，同时接收两条线的数据，只使用信任线的数据，满足特定条件（出现问题）时切换两条线MVB报文时序MVB线路传播延时mastertimedistancet_smt_ms42,7µst_sdistancest_sourcemaxrepeaterdelayrepeaterdelayrepeaterdelayt_msremotestdatasourcepropagationdelay(6µs/km)repeaterrepeaterT_reply=2x(6.0xL+T_repeat_maxxNrep)+T_source_maxMVB帧间隔（1）发送间隔（2）接收间隔MVB介质分配（1）基本周期(T_bp)：1~2.5ms（2）T_spo：长度不固定，最短需保证一帧最长报文通信时间，最长等于T_bp，默认为350uS（2）周期相：过程数据（3）监视相：设备扫描，主权转移（4）事件相：消息数据（5）守护相：两个基本周期之间的缓冲MVB周期相特征（1）主要用于过程数据通信（2）总线主根据预先规划的端口遍历表，控制端口数据的周期发送（3）端口数据发送的最大周期为1024个基本周期MVB主设备端口遍历表MVB设备状态（1）除CLASS0设备，其它都有16Bit设备状态寄存器（2）由总线主获取（F_CODE=15），用于设备监控（3）不同等级设备，寄存器字段定义有一定区别