CN103399573B - 便携式mvb总线的数据分析设备及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式MVB总线的数据分析设备及分析方法，该分析设备与MVB总线连接，所述的分析设备包括电源模块(1)以及分别与电源模块(1)连接的MVB总线转换接口模块(2)、FPGA数字系统模块(3)、ARM主控模块(4)、串口通信模块(5)和人机界面模块(6)；所述的MVB总线、MVB总线转换接口模块(2)、FPGA数字系统模块(3)、ARM主控模块(4)、串口通信模块(5)依次连接，所述的ARM主控模块(4)与人机界面模块(6)连接。与现有技术相比，本发明具有监测精度高、故障诊断效果好等优点。

Description

便携式MVB总线的数据分析设备及分析方法

技术领域

本发明涉及一种总线数据分析技术，尤其是涉及一种便携式MVB总线的数据分析设备及分析方法。

背景技术

轨道交通不断发展的今天，设备的集成度越来越高，通信的信息量不断增大，新一代列车通信网络(TrainCommunicationNetwork，TCN)应运而生。它集高速列车控制、状态监测、故障诊断以及旅客信息服务等于一体，将这些系统产生的大量列车信息转换为统一的数字信号送入车载微机，并在网上进行数据交换，从而保证了列车高速、稳定、安全地运行。国际电工技术委员会于1999年通过了IEC61375标准。该标准将TCN分为上下两层：较高的一层为列车级通讯网络总线WTB(WireTrainBus)，用于连接各节可动态编组；较低的一层为车辆通讯多功能总线MVB(MultifunctionVehicleBus)，用于连接车厢内固定设备。

所谓MVB设备是指轨道交通列车上使用MVB通讯协议进行数据通讯的设备。为了判断MVB设备的故障严重程度并分析其可能的故障原因，就需要开发一套便携式的MVB总线分析装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种监测精度高、故障诊断效果好的便携式MVB总线的数据分析设备及分析方法，用于对轨道交通车辆的MVB设备进行状态监测和故障诊断。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种便携式MVB总线的数据分析设备，该分析设备与MVB总线连接，其特征在于，所述的分析设备包括电源模块以及分别与电源模块连接的MVB总线转换接口模块、FPGA数字系统模块、ARM主控模块、串口通信模块和人机界面模块；

所述的MVB总线、MVB总线转换接口模块、FPGA数字系统模块、ARM主控模块、串口通信模块依次连接，所述的ARM主控模块与人机界面模块连接。

所述的电源模块为MVB总线转换接口模块、串口通信模块和人机界面模块提供5V电源供电，为ARM主控模块提供3.3V电源供电，为FPGA数字系统模块提供3.3V和1.5V供电电源。

所述的MVB总线转换接口模块与MVB总线之间采用DB9连接线半双工模式通信，实现现RS485电平与TTL逻辑电平的转换。

所述的FPGA数字系统模块通过MVB总线转换接口模块与MVB总线连接，完成向MVB总线发送主帧数据，并且完成MVB总线从帧数据的采集。

所述的ARM主控模块通过16位数据总线与FPGA数字系统模块连接，完成对各个子模块的控制和信息交互，并且完成MVB总线信号数据的处理。

所述的串口通信模块通过RS232总线与上位机实时通信。

所述的人机界面模块采用3.2寸240*320像素的TFT液晶屏作为显示界面，完成信息的输入和显示。

一种便携式MVB总线的数据分析设备的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)ARM主控模块向FPGA数字系统模块发出发送数据帧的命令，并向FPGA数字系统模块提供TTL电平主帧数据，FPGA数字系统模块将TTL电平主帧数据发送给MVB总线转换接口模块；

2)MVB总线转换接口模块将接收到的TTL电平主帧数据转换为RS485电平数据，发送至MVB总线上；

3)MVB总线回复的从帧数据经过MVB总线转换接口模块转换为TTL电平，FPGA数字系统模块对该TIL电平采集后，送入ARM主控模块进行数据处理分析；

4)ARM主控模块将处理好的数据送入人机界面模块显示，并通过串口通信模块反馈给上位机。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过MVB总线主从问询的方式，查询得到故障MVB设备中的状态和自检信息，维修人员可以通过这些信息对MVB设备进行综合故障判定，要获取MVB总线上的数据信息，需要向MVB设备发送一定格式的数据信息，然后将反馈回来的信息通过设备采集下来，进行曼彻斯特码解码，最后得到的信息才是所需要的故障信息；这些信息不仅可以供维修人员参考，还可以上传至EDCU故障诊断平台，以供诊断平台对该EDCU进行综合故障判定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的测试框图；

图3是FPGA数字系统模块的结构示意图；

图4是ARM主控模块系统任务关联图；

图5是人机界面模块的结构示意图；

图6是电源模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种便携式MVB总线的数据分析设备，该分析设备与MVB总线连接，所述的分析设备包括电源模块1以及分别与电源模块1连接的MVB总线转换接口模块2、FPGA数字系统模块3、ARM主控模块4、串口通信模块5和人机界面模块6；

所述的MVB总线、MVB总线转换接口模块2、FPGA数字系统模块3、ARM主控模块4、串口通信模块5依次连接，所述的ARM主控模块4与人机界面模块6连接。

所述的电源模块1为MVB总线转换接口模块2、串口通信模块5和人机界面模块6提供5V电源供电，为ARM主控模块4提供3.3V电源供电，为FPGA数字系统模块3提供3.3V和1.5V供电电源。

所述的MVB总线转换接口模块2与MVB总线之间采用DB9连接线半双工模式通信，实现现RS485电平与TTL逻辑电平的转换。

所述的FPGA数字系统模块3通过MVB总线转换接口模块2与MVB总线连接，完成向MVB总线发送主帧数据，并且完成MVB总线从帧数据的采集。

所述的ARM主控模块4通过16位数据总线与FPGA数字系统模块3连接，完成对各个子模块的控制和信息交互，并且完成MVB总线信号数据的处理。

所述的串口通信模块5通过RS232总线与上位机7实时通信。

所述的人机界面模块6采用3.2寸240*320像素的TFT液晶屏作为显示界面，完成信息的输入和显示。

本发明工作流程如下：

1)ARM主控模块4向FPGA数字系统模块3发出发送数据帧的命令，并向FPGA数字系统模块3提供TTL电平主帧数据，FPGA数字系统模块3将TTL电平主帧数据发送给MVB总线转换接口模块2；

2)MVB总线转换接口模块2将接收到的TTL电平主帧数据转换为RS485电平数据，发送至MVB总线上；

3)MVB总线回复的从帧数据经过MVB总线转换接口模块2转换为TTL电平，FPGA数字系统模块3对该TTL电平采集后，送入ARM主控模块4进行数据处理分析；

4)ARM主控模块4将处理好的数据送入人机界面模块6显示，并通过串口通信模块5反馈给上位机。

图3是FPGA数字系统模块3结构示意图，数据的交互由发送缓存区单元和接收缓存区单元两个模块完成，PLL锁相环分别为发送缓存区单元和接收缓存区单元提供3MHz和6MHz两种频率的时钟，控制单元模块实现ARM主控模块4对FPGA数字系统模块3的主从控制。

图4是ARM主控模块系统任务关联图。本软件完成以下几个功能：发送MVB主帧信息给FPGA数字系统模块3、从FPGA数字系统模块3读取回复的从帧采样数据、对回复的从帧采样数据进行处理、能够响应上位机命令将处理好的从帧信息上传、具备人机界面可以由用户输入需要发送的MVB主帧数据且能够显示主帧对应的MVB从帧信息。应用层软件设计了以下6个任务：启动任务、液晶显示任务、触摸屏任务、MVB设备通讯任务、从帧采样数据处理任务和串口通讯任务。其中在触摸屏任务中调用μC/GUI软件库中的应用层函数，实现对触摸点的实时测量。

图5是人机界面模块6的结构示意图。所述的人机界面模块6的液晶驱动芯片采用ILITEK公司生产的IL19230芯片，该芯片能驱动26万色240*320分辨率的TFT液晶屏，内部集成有172,800字节的显存。该芯片支持16位数据总线，方便嵌入式系统对其的操作。同时，所述的人机界面模块6采用BB公司出产的ADS7843触摸屏控制芯片完成对四线电阻式触摸屏的控制和驱动。ADS7843内置了一个12位ADC，该ADC将电阻屏返回的电压信号转换为数字信号，然后通过芯片内置的SPI输出控制器将触摸点位置信息传输到主控系统中，完成指令的输入。

图6是电源模块7的结构示意图，为人机界面模块6、串口通信模块5和MVB总线转换接口模块2提供5V电源供电；为ARM主控模块4和FPGA主模块提供3.3V供电；为FPGA锁相环电路提供1.5V供电。

Claims (7)

1.一种便携式MVB总线的数据分析设备，该分析设备与MVB总线连接，其特征在于，所述的分析设备包括电源模块(1)以及分别与电源模块(1)连接的MVB总线转换接口模块(2)、FPGA数字系统模块(3)、ARM主控模块(4)、串口通信模块(5)和人机界面模块(6)；

所述的MVB总线、MVB总线转换接口模块(2)、FPGA数字系统模块(3)、ARM主控模块(4)、串口通信模块(5)依次连接，所述的ARM主控模块(4)与人机界面模块(6)连接；

所述的FPGA数字系统模块(3)通过MVB总线转换接口模块(2)与MVB总线连接，完成向MVB总线发送主帧数据，并且完成MVB总线从帧数据的采集；

ARM主控模块完成以下几个功能：发送MVB主帧数据给FPGA数字系统模块、从FPGA数字系统模块读取回复的从帧数据、对回复的从帧数据进行处理、能够响应上位机命令将处理好的从帧数据上传、具备人机界面可以由用户输入需要发送的MVB主帧数据且能够显示主帧数据对应的MVB从帧数据。

2.根据权利要求1所述的一种便携式MVB总线的数据分析设备，其特征在于，所述的电源模块(1)为MVB总线转换接口模块(2)、串口通信模块(5)和人机界面模块(6)提供5V供电电源，为ARM主控模块(4)提供3.3V供电电源，为FPGA数字系统模块(3)提供3.3V和1.5V供电电源。

3.根据权利要求1所述的一种便携式MVB总线的数据分析设备，其特征在于，所述的MVB总线转换接口模块(2)与MVB总线之间采用DB9连接线半双工模式通信，实现现RS485电平与TTL逻辑电平的转换。

4.根据权利要求1所述的一种便携式MVB总线的数据分析设备，其特征在于，所述的ARM主控模块(4)通过16位数据总线与FPGA数字系统模块(3)连接，完成对FPGA数字系统模块(3)、串口通信模块(5)和人机界面模块(6)的控制和信息交互，并且完成MVB总线信号数据的处理。

5.根据权利要求1所述的一种便携式MVB总线的数据分析设备，其特征在于，所述的串口通信模块(5)通过RS232总线与上位机(7)实时通信。

6.根据权利要求1所述的一种便携式MVB总线的数据分析设备，其特征在于，所述的人机界面模块(6)采用3.2寸240*320像素的TFT液晶屏作为显示界面，完成信息的输入和显示。

7.一种实施权利要求1所述的便携式MVB总线的数据分析设备的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)ARM主控模块(4)向FPGA数字系统模块(3)发出发送数据帧的命令，并向FPGA数字系统模块(3)提供TTL电平主帧数据，FPGA数字系统模块(3)将TTL电平主帧数据发送给MVB总线转换接口模块(2)；

2)MVB总线转换接口模块(2)将接收到的TTL电平主帧数据转换为RS485电平数据，发送至MVB总线上；

3)MVB总线回复的从帧数据经过MVB总线转换接口模块(2)转换为TTL电平，FPGA数字系统模块(3)对该TTL电平采集后，送入ARM主控模块(4)进行数据处理分析；

4)ARM主控模块(4)将处理好的数据送入人机界面模块(6)显示，并通过串口通信模块(5)反馈给上位机。