基于ARM7的網(wǎng)關(guān)通信模塊研制

　　MVB多功能車輛總線是在國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61375列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)中被詳細(xì)定義的一種現(xiàn)場總線，按照TCN標(biāo)準(zhǔn)，列車通信網(wǎng)分為兩級，第一級絞線式列車總線實(shí)現(xiàn)車輛間的數(shù)據(jù)通信，第二級多功能車輛總線MVB主實(shí)現(xiàn)同車輛內(nèi)各個(gè)功能控制單元之間的數(shù)據(jù)通信。MVB以其高實(shí)時(shí)性、高可靠性及可管理性等多方面的優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用在列車總線控制當(dāng)中。但是由于MVB是專門針對列車通信網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的，其實(shí)用范圍、供貨商、經(jīng)濟(jì)型均不如CAN總線。CAN總線作為現(xiàn)場設(shè)備級的通信總線具有很高的可靠性和性價(jià)比。目前很多機(jī)車車輛的列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都采用MVB總線和CAN總線共同組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。因此，本文提出了一種基于μC/OS-Ⅱ的ARM7內(nèi)核芯片 LPC2294的MVB-CAN雙向通信模塊。

　　1 MVB多功能車輛總線

　　MVB是國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61375-1的車輛總線部分，它主要用于具有互操作性和互換性要求的互聯(lián)設(shè)備之間通信的串行數(shù)據(jù)總線。MVB采用主幀/從幀應(yīng)答方式，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備和介質(zhì)冗余，實(shí)時(shí)性靠RTP實(shí)時(shí)協(xié)議保證。MVB介質(zhì)分為3種：電氣短距離介質(zhì)為RS 485差分傳輸導(dǎo)線對，傳輸距離為20 m;電氣中距離介質(zhì)為雙絞屏蔽線，傳輸距離為200 m;電氣長距離介質(zhì)為光纖，傳輸距離為2 km。

　　MVB作為主從方式的串行通訊總線，是可以實(shí)現(xiàn)過程控制優(yōu)化的總線。MVB具有良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)，一般用作車輛內(nèi)部設(shè)備之問的數(shù)據(jù)通信，其采用曼徹斯特編碼方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5 MHz。MVB多功能車輛總線主要由通信介質(zhì)、MVBC協(xié)議控制器和MVB鏈路軟件3部分構(gòu)成。

　　MVB具有2種幀格式，一種是只能由總線主設(shè)備發(fā)送的主設(shè)備幀，簡稱主幀;另一種是為響應(yīng)主幀而由從設(shè)備發(fā)送的從設(shè)備幀，簡稱從幀。總線主設(shè)備在每一個(gè)特征周期里通過發(fā)主幀的方式對進(jìn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行輪詢，相應(yīng)地從設(shè)備發(fā)送從幀進(jìn)行真正的數(shù)據(jù)傳輸。報(bào)文由主幀和響應(yīng)此主幀而送出的從幀組成。一個(gè)主幀應(yīng)以主起始分界符開始，其后為16 b幀數(shù)據(jù)，接著為8 b校驗(yàn)序列。

　　一個(gè)從幀應(yīng)以從起始分界符開始;接著為(16，32，64，128或256)b幀數(shù)據(jù)，在每64個(gè)數(shù)據(jù)位包含一個(gè)8 b的校驗(yàn)序列，當(dāng)幀數(shù)據(jù)只有16 b或32 b時(shí)將一個(gè)8 b的校驗(yàn)序列附加其后。

　　2 CAN總線

　　控制器局域網(wǎng)(Conteoller Area Network，CAN)是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，最早由德國BOSCH 公司推出，是一種用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，CAN總線作為一種技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，功能完善，成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信控制技術(shù)，CAN總線已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。它為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各功能節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。其報(bào)文結(jié)構(gòu)可以分為2種不同的幀格式，兩種幀格式的不同之處為標(biāo)識符的長度不同：具有11位標(biāo)識符的幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀，具有29位標(biāo)識符的幀稱為擴(kuò)展幀。本設(shè)計(jì)中主要考慮標(biāo)準(zhǔn)幀的情況。標(biāo)準(zhǔn)幀的報(bào)文由4種不同類型的幀構(gòu)成表示：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯(cuò)幀和超載幀。以數(shù)據(jù)幀為例：數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同部分構(gòu)成：幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：基于ARM7的網(wǎng)關(guān)通信模塊研制
第 2 頁：網(wǎng)關(guān)模塊的硬件設(shè)計(jì)
第 3 頁：軟件實(shí)現(xiàn)方案

網(wǎng)關(guān)(49881) 網(wǎng)關(guān)(49881)
ARM7(50049) ARM7(50049)
ARM處理器(41296) ARM處理器(41296)
通信模塊(32894) 通信模塊(32894)
曼徹斯特編碼(12175) 曼徹斯特編碼(12175)

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