CN103401955A

CN103401955A - 一种车辆总线设备地址配置方法及装置

Info

Publication number: CN103401955A
Application number: CN2013103396190A
Authority: CN
Inventors: 蒋国涛; 全清华; 杨卫峰; 肖家博; 周学勋; 肖义
Original assignee: CSR Zhuzou Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: CN103401955B

Abstract

本发明实施例公开了一种车辆总线设备地址配置装置及方法，该装置具体包括：信号采集模块、控制模块、设备地址存储模块和MVB模块；通过四个模块相互作用，可以同时满足安全可靠性、抗干扰能力、适用于动态网络拓扑等要求，且基于MVB设备地址和具体模块产品分离的设计思想和理念，能够满足同类设备间可以任意互换，大大降低了产品使用复杂度，提高了产品通用性，节约了维护成本和时间。

Description

一种车辆总线设备地址配置方法及装置

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种车辆总线设备地址配置方法及装置。

背景技术

随着轨道交通行业的迅速发展、应用需求越来越高，对列车网络通信的安全可靠性、系统复杂度提出了更高的要求；为了更好地实现列车系统集成的要求，越来越多的设备、部件接入列车网络通信系统，且列车网络通信系统随着应用场合的不同，网络拓扑及设备是动态变化的；因此，面对这种动态拓扑的列车网络通信系统需要寻求一种合理的方法对系统中单个设备的设备地址进行规划和配置。针对列车网络通信系统中的设备的设备地址配置，传统的配置方法可归纳为：PCB单板电阻配置法、拨码盘等机械开关配置法、上位机通信配置法；其中，PCB单板电阻配置法安全可靠性高，抗干扰能力强，但该方法无法适用于动态网络拓扑；拨码盘等机械开关配置法解决了动态配置问题，但安全可靠性、抗干扰能力、产品使用寿命都大大降低；上位机通信配置法借助上位机与单板处理器通信进行人工配置，在满足安全可靠性的基础上能够一定程度上解决配置灵活性问题，但无法实现产品模块间任意互换（互换需要手动配置），配置操作复杂，增加了产品成本和配置维护成本。

鉴于上述传统方案的存在的技术问题，本发明提出了一种车辆总线设备地址配置方法及装置，可以同时满足安全可靠性、抗干扰能力、适用于动态网络拓扑等要求，且基于MVB设备地址和具体模块产品分离的设计思想和理念，以便满足同类设备间可以任意互换，大大降低了产品使用复杂度，提高了产品通用性，节约了维护成本和时间。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例中提供了本发明提出了一种车辆总线设备地址配置方法及装置，当源端设备通信前，无需与DNS服务器端进行网络交互解析域名，可在极短时间内得到需要通信的目的端域名对应的IP地址，增加了网络的实时性与确定性以及列车运行的安全性。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种车辆总线设备地址配置装置，包括：

信号采集模块、控制模块、设备地址存储模块和MVB模块；

所述信号采集模块，用于采集设备地址线上的信号并进行滤波处理，将滤波后的信号发送至控制模块；

所述控制模块，用于将接收到的地址信号传递给设备地址存储模块，且用于控制所述信号采集模块是否进行采集处理，且用于根据接收到的MVB模块的通信指示信号，产生锁定信号发送至所述设备地址存储模块，以便将设备地址值进行固化；

所述MVB模块，用于根据所述设备地址存储模块中的地址进行MVB通信，并将通信指示信号发送至所述控制模块；

设备地址存储模块，用于存储接收到的设备地址。

优选的，所述信号采集模块通过模块外部线缆端连接器采集设备地址信号，所述模块外部线缆连接器的内部结构是在车辆网络系统进行设备地址总体规划时预先设定的。

优选的，所述控制模块，具体包括：

传递子模块，用于将接收到的地址信号传递给设备地址存储模块；

使能子模块，用于当接收到MVB模块发送的通信指示信号表示通信成功时，通过使能命令控制所述信号采集模块进行采集、滤波操作；

锁定子模块，用于当确定设备地址无误时，发送锁定信号至设备地址存储模块。

优选的，采用FPGA或者CPLD器件实现功能模块。

优选的，采用ASIC芯片实现功能模块。

本发明还提供了一种车辆总线设备地址配置方法，包括：

步骤一：采集设备地址线上的地址信号并进行滤波处理，并储存滤波后的地址信号；

步骤二：根据所述储存的地址信号进行MVB通信，反馈MVB通信指示信号；

步骤三：判断所述MVB通信指示信号是否标识通信成功;

步骤四：当所述MVB通信指示信号表示通信成功时，判断执行次数是否达到预设的最大采集次数M，如果没有达到，转入上述步骤一，直到执行次数达到预设的最大采集次数M为止，所述M取值为3以上的整数；

步骤五：比较所述执行M次采集得到的地址，相同地址个数达到预设阈值N时，确定该地址为正确的设备地址，所述N取值为小于等于M的整数；

步骤六：将所述正确的设备地址锁定在设备地址存储模块中，对所述正确的设备地址进行固化。

优选的，所述采集设备地址线上的地址信号是通过外部线缆端连接器和模块单板上的上下拉电平确定设备的设备地址信号，所述外部线缆连接器的地址处理是车辆网络系统在进行设备地址总体规划时预先设定的具体节点位置地址。

优选的，所述M取值为3，所述N取值为3。

由上述实施例可以看出，本发明提供的一种车辆总线设备地址配置方法及装置，该装置包括：信号采集模块、控制模块、设备地址存储模块和MVB模块；通过信号采集模块的采集和滤波处理，使得采集到的设备地址信号可靠性更高、抗干扰能力更强；通过控制模块通过MVB通信指示信号的成功与否去控制信号采集模块进行多次采集，并通过发送锁定信号给设备地址储存模块使得该设备的地址被锁定，避免设备受到干扰地址被错误改写的问题。通过设备地址存储模块对设备地址进行储存和锁定；通过MVB模块按照采集到的设备地址进行MVB通信，检验该地址是否可正常通信，反馈MVB通信指示信号给控制信号；因此，在开发列车网络通信设备时对产品的设备地址配置功能进行合理设计，采用该地址配置装置保证产品满足安全可靠性、抗干扰能力、适用于动态网络拓扑、同类设备间可以任意互换，降低产品使用复杂度，提高产品通用性等要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一揭示的一种车辆总线设备地址配置装置的结构图；

图2为本申请揭示的现有的MVB总线示意拓扑图；

图3为本申请揭示的现有的MVB主从帧报文示意图；

图4为本申请实施例二揭示的一种车辆总线设备地址配置装置的结构图；

图5为本申请实施例三揭示的一种车辆总线设备地址配置方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

需要说明的是在本申请中所采用的英文术语都是本领域技术人员公知的技术名词，具体如下：

PCB：printed circuit board印制电路板；

CPLD：complex programmable logic device复杂可编程逻辑器件；

FPGA：field programmable gate array现场可编程门阵列；

MVB:Multifunction Vehicle Bus多功能车辆总线；

MVBC:Multifunction Vehicle Bus Chip多功能车辆总线芯片；

MCU:Micro Control Unit微控制单元；

MPU:Micro Processor Unit微处理器单元；

CPU:Central Processing Unit中央处理单元；

ASIC:Application Specific Integrated Circuit专用集成电路。

本发明中提供的方法及装置可以使用于采用列车网络系统的多种类型列车，比如目前常用的城轨车、动车组、高速车、地铁、摆式列车等。

实施例一

请参阅图1，其图1为本申请实施例一揭示的一种车辆总线设备地址配置装置的结构图，下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及各个模块之间的连接关系。该装置具体包括：

信号采集模块101、控制模块102、设备地址存储模块103和MVB模块104；

所述信号采集模块101，用于采集设备地址线上的信号并进行滤波处理，将滤波后的信号发送至控制模块；

所述控制模块102，用于将接收到的地址信号传递给设备地址存储模块，且用于控制所述信号采集模块是否进行采集处理，且用于根据接收到的MVB模块的通信指示信号，产生锁定信号发送至所述设备地址存储模块，以便将设备地址值进行固化；

设备地址存储模块103，用于存储接收到的设备地址；

所述MVB模块104，用于根据所述设备地址存储模块中的地址进行MVB通信，并将通信指示信号发送至所述控制模块。

目前，轨道交通列车网络系统车辆内部通信主要采用MVB总线，MVB总线是一种总线型串行通信总线，总线示意拓扑图具体如图2所示：MVB总线段由一个主控设备和多个从设备组成，主设备和从设备之间采用主帧和从帧组成的报文进行通信；主设备负责通信的发起，向总线发送带有设备地址信息的主帧，从设备接收主设备发过来的主帧并识别出主帧所携带的设备地址信息，对识别出的设备地址信息与从设备自身所配置的设备地址进行比较，如果设备地址一致，则表示主设备轮询到了该从设备，该从设备根据端口属性设置进行相应的从帧应答或等待接收数据从帧，如果不一致，则表示访问其他从设备，该从设备不响应。

主从帧报文格式如图3所示：主帧由9位主起始分界符、4位F_code类型码、12位设备地址信息、8位校验序列及终止分界符组成；从帧由9位从起始分界符、数据位、校验序列及终止分界符组成，从帧不携带地址信息。

根据上述描述可知，MVB总线主从设备通信是基于设备地址建立连接的，MVB总线设备由唯一的设备地址进行识别；因此，在开发列车网络通信设备时就必须对产品的设备地址配置功能进行合理设计，保证产品满足安全可靠性、抗干扰能力、适用于动态网络拓扑、同类设备间可以任意互换，降低产品使用复杂度，提高产品通用性等要求。

优选的，所述信号采集模块可以通过拨码盘设置地址方式采集设备地址，而在车辆网络系统进行设备地址总体规划时针对车辆中的不同节点位置预先设定不同地址，生成对应的地址表，在进行设备地址位置配置时，采用拨码盘方式根据地址表对应的地址进行设置。

优选的，所述控制模块，具体包括：

优选的，采用FPGA或者CPLD器件实现功能模块。

优选的，采用ASIC芯片实现功能模块。

为了便于对配置产品地址，本发明提供的地址配置装置可以放置在产品内部，在实际应用中，若采用的是外部线缆端连接器，则直接将产品与该连接器连接，就可以实现地址配置。如果采用拨码盘方式，则根据布网规划的的地址表，控制机械开关以实现产品的地址配置。当然，本发明提供的地址配置装置也可以单独存在，在实际应用时，与产品连接后对产品进行地址配置。

由上述实施例一可以看出，本发明提供的一种车辆总线设备地址配置装置包括：信号采集模块、控制模块、设备地址存储模块和MVB模块；通过信号采集模块的采集和滤波处理，使得采集到的设备地址信号可靠性更高、抗干扰能力更强；通过控制模块通过MVB通信指示信号的成功与否去控制信号采集模块进行多次采集，并通过发送锁定信号给设备地址储存模块使得该设备的地址被锁定，避免设备受到干扰地址被错误改写的问题。通过设备地址存储模块对设备地址进行储存和锁定；通过MVB模块按照采集到的设备地址进行MVB通信，检验该地址是否可正常通信，反馈MVB通信指示信号给控制信号；因此，在开发列车网络通信设备时对产品的设备地址配置功能进行合理设计，采用该地址配置装置保证产品满足安全可靠性、抗干扰能力、适用于动态网络拓扑、同类设备间可以任意互换，降低产品使用复杂度，提高产品通用性等要求。

实施例二

为了更具体详细的描述本发明提供的配置装置，下面以具体应用场景为例进行解释说明，具体如图4的装置框图所示。通过模块外部线缆端连接器设备地址线上高低电平的配置，以确定设备的设备地址；其主要通过模块外部线缆端连接器结合设备模块单板上的上下拉电平来实现。其中，模块外部线缆端连接器地址处理（即在内部需进行相关针短接处理）是车辆网络系统在进行设备地址总体规划时预先确定的，在车辆布线时处理完成；该模块外部线缆端连接器设置的地址与具体模块设备没有关系，它只是确定了在车辆的该位置的设备地址，用于到该位置的模块设备可以任意互换。

模块外部线缆端连接器，该连接器可以与模块供电电源连接器一体，即采用混合连接器，在连接器中与地址设置有关的内部结构由2排插针（A0～A7，B0～B7）组成，这2排插针与模块单板连接器上的2排插孔（A00～A07，B00～B07）对应配合使用（A0对应A00..B7对应B07）；

模块单板与地址设置有关的电路主要是为设备地址信号线上提供高低电平，在模块单板上设备地址信号线直接连接到模块单板连接器的一排插孔上（假设连接到A00～A07），同时设备地址信号线全部通过电阻上拉到高电平VCC，这样模块在不连接外部线缆端连接器的情况下，模块设备地址默认为全1（二进制为11111111，即地址十六进制FFH）。模块单板连接器另一排插孔（B00～B07）通过模块单板全部下拉到地电平GND。

当模块与模块外部线缆端连接器连接上后，A0连接A00、A1连接A01依次对应连接、B7连接B07；在模块外部线缆端连接器内部可以通过短接A和B两排插针，把地电平GND引入到设备地址信号线上，这样把原先默认为高电平的设备地址线改变为地电平GND。通过此方式，根据不同的设备地址规划，短接相应的AB排针，如图4中设备地址规划为33H（十六进制，二进制为00110011），可以通过短接B7与A7、B6与A6、B3与A3、B2与A2实现。

下面对图4中各个模块的接口进行说明：表1是信号采集模块接口说明表2是控制模块接口说明以及表3是设备地址存储模块接口说明。

表1信号采集模块接口说明

表2控制模块接口说明

表3设备地址存储模块接口说明

当模块与模块外部线缆端连接器连接之后，模块上电后配置装置的各个模块开始工作，所述信号采集模块，开始采集设备地址线上的信号并进行滤波处理，将滤波后的信号发送至控制模块；

所述控制模块，将接收到的地址信号传递给设备地址存储模块，且用于控制所述信号采集模块是否进行采集处理，且用于根据接收到的MVB模块的通信指示信号，产生锁定信号发送至所述设备地址存储模块，以便将设备地址值进行固化；

设备地址存储模块，用于存储接收到的设备地址。所述设备地址存储模块可以采用设备地址寄存器。所述设备地址存储模块可以采用寄存器实现。

通过上述实施二可以看出，本发明提供的地址配置装置，能够通过模块外部线缆端连接器结合设备模块单板上的上下拉电平来实现对设备的地址设置；该模块外部线缆端连接器设置的地址与具体模块设备没有关系，它只是确定了该位置的设备地址，用于到该位置的模块设备可以任意互换。在设备成功通信且满足设定条件后，对设备地址进行锁定，禁止更新操作，既能够避免地址错误改写，又能够保证地址的可靠性。

实施例三

基于实施例一中的配置装置，本发明还提供了一种车辆总线设备地址配置方法，具体请参阅图5，其为本申请实施例二揭示的一种车辆总线设备地址配置方法的流程图，该方法包括：

步骤501：采集设备地址线上的地址信号并进行滤波处理，并储存滤波后的地址信号；

具体是信号采集模块执行采集设备地址线上的地址信号兵进行滤波处理，然后将该滤波后的地址信号发送至控制模块，再由控制模块将地址信号发送至设备地址存储模块进行储存。

步骤502：根据所述储存的地址信号进行MVB通信，反馈MVB通信指示信号；

具体是MVB模块通过地址设置线从设备地址存储模块中得到设备地址，根据该设备地址进行MVB通信，并将MVB通信指示信号反馈给控制模块，所述MVB通信指示信号用于指示通信是否成功。

当所述MVB通信指示信号表示通信成功时，重复执行上述步骤一和步骤二，直到执行次数达到预设的最大采集次数M为止，所述M取值为3以上的整数；

由于传统的实时采集方式是在模块上电后，按照一定的采样周期一直进行设备地址采样，上电采集方式是在模块上电后只只采集一次，这两种方式都存在严重的缺陷，其中，实时采集方式周期性的采集处理严重的浪费系统资源，同时又容易受到外部干扰导致地址被错误改写；上电采集方式仅仅采集一次，由于上电时会受到外部干扰，导致信号出错，采集到的设备地址信号可靠性不高，使得设备地址配置错误。

为了避免上两种方式出现的问题，通过预先设置采集次数以及通过MVB通信指示信号判断当设备成功通信且满足设定条件后，对设备地址进行锁定，禁止更新操作，从而保证设备地址配置具有更高的安全性、可靠性。既能够保证采集信号的可靠性，又能够节约系统资源。

步骤503：判断所述MVB通信指示信号是否标识通信成功;

步骤504：当所述MVB通信指示信号表示通信成功时，判断执行次数是否达到预设的最大采集次数M，如果没有达到，转入上述步骤一，直到执行次数达到预设的最大采集次数M为止，所述M取值为3以上的整数；

步骤505：比较所述执行M次采集得到的地址，相同地址个数达到预设阈值N时，确定该地址为正确的设备地址，所述N取值为小于等于M的整数；

按照预先设定的采集次数M，成功地采集设备地址为M个地址，由于连接器的接触不良或者信号传输受到外界干扰等原因，多次采集到的地址可能相同也可能不同，因此，通过判断相同地址个数达到预设阈值N时，确定该地址为正确的设备地址。

优选的，预先设置的采集次数M为3，预先设置的阈值N为3。则上述步骤三具体是，比较三次采集到的地址是否完全一致，如果完全一致，则表明该地址为正确的设备地址。

当然M、N也可以设置为其他数值，比如M设置为5、N为3，即，表明在采集到的5个地址当有3个地址相同时，将该地址作为正确的设备地址。再比如M设置为10、N为6，即，表明在采集到的10个地址当有6个地址相同时，就将该地址作为正确的设备地址。在此对M、N的具体数值不做限定。

具体是控制模块接收到第M次采集到的设备地址的MVB通信指示信号表示成功时，对采集到的所有的设备地址，共M个地址进行比较，确定出正确的设备地址，并产生锁定信号发送至所述设备地址存储模块。

步骤506：将所述正确的设备地址锁定在设备地址存储模块中，对所述正确的设备地址进行固化。

具体是由设备地址存储模块将接收到的正确的设备地址进行固化。

上述方法步骤可以采用处理器芯片MCU、MPU、CPU实现、也可以采用FPGA或者CPLD器件实现、也可以采用ASIC芯片实现。

由上述实施例二可以看出，本发明提供的一种车辆总线设备地址配置方法，通过采集设备地址线上的地址信号并进行滤波处理，并储存滤波后的地址信号；根据所述储存的地址信号进行MVB通信，反馈MVB通信指示信号；当所述MVB通信指示信号表示通信成功时，重复执行采集操作，直到执行次数达到预设的最大采集次数M为止，所述M取值为3以上的整数；通过上述步骤的操作，既能够保证设备地址配置具有更高的安全性、可靠性，又能够更好地节约系统资源。比较所述执行M次采集得到的地址，相同地址个数达到预设阈值N时，确定该地址为正确的设备地址，所述N取值为小于等于M的整数；将所述正确的设备地址锁定在设备地址存储模块中，对所述正确的设备地址进行固化。通过上述操作，能够保证将正确的设备地址固定，以避免外界的干扰造成地址被错误改写。因此，在开发列车网络通信设备时对产品的设备地址配置功能进行合理设计，采用该地址配置方法保证产品满足安全可靠性、抗干扰能力、适用于动态网络拓扑、同类设备间可以任意互换，降低产品使用复杂度，提高产品通用性等要求。

需要说明的是，在本文中诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上对本发明所提供的一种车辆总线设备地址配置方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种车辆总线设备地址配置装置，其特征在于，包括：

信号采集模块、控制模块、设备地址存储模块和MVB模块；

设备地址存储模块，用于存储接收到的设备地址。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块通过模块外部线缆端连接器采集设备地址信号，所述模块外部线缆连接器的内部结构是在车辆网络系统进行设备地址总体规划时预先设定的。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体包括：

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，采用FPGA或者CPLD器件实现功能模块。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，采用ASIC芯片实现功能模块。

6.一种车辆总线设备地址配置方法，其特征在于，包括：

步骤三：判断所述MVB通信指示信号是否标识通信成功;

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集设备地址线上的地址信号是通过外部线缆端连接器和模块单板上的上下拉电平确定设备的设备地址信号，所述外部线缆连接器的地址处理是车辆网络系统在进行设备地址总体规划时预先设定的具体节点位置地址。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述M取值为3，所述N取值为3。