CN103580970A - 基于vme总线的通信板卡和数据通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于VME总线的通信板卡和数据通信方法，该通信板卡包括VME总线控制器、中央处理器和MVB协议控制器，其中，VME总线控制器通过VME总线与数据采集接口相连；中央处理器通过处理器接口分别与VME总线控制器和MVB协议控制器相连；MVB协议控制器通过MVB网络接口与MVB总线相连；该通信板卡，可实现VME总线与MVB总线的数据交互，与现有技术中通过CAN总线进行数据传输相比，可提高列车所需传输数据的可靠性和传输速度。

Description

基于VME总线的通信板卡和数据通信方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种基于VME总线的通信板卡和数据通信方法。

背景技术

列车通信网络（Train Communication Network，简称TCN），是列车上各车辆之间和各车辆内部各种车载可编程设备之间传送控制信号、检测信息、诊断信息等各种数据的通信网络。

TCN中包括控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN）总线和多功能车辆总线（Multifunction Vehicle Bus，简称MVB），通过CAN总线将列车中各种检测装置和执行机构等与列车的中央控制单元相连，实现各种检测装置和执行机构与中央控制单元之间的数据通信，并且，通过MVB总线将列车中各种车载可编程设备相连，构成MVB网络，实现各种可编程设备之间的数据通信。

由于列车中包括多种检测装置和执行机构，例如，设置于列车上的温度传感器、速度传感器和压力传感器等检测装置，列车的制动装置、牵引装置、供电装置等执行机构，各种装置均需要通过CAN总线与中央控制器进行数据通信，因此传输节点和所需传输的数据较多，但是，CAN总线一次传输数据的数据段长度最多为8个字节，因此，传输数据的速度较慢，并且，当传输节点较多时，数据传输的可靠性不好，容易造成传输数据的丢失或错误。

发明内容

本发明第一个方面是提供了一种基于VME总线的通信板卡，以提高列车中所需传输数据的可靠性和传输速度。

该基于VME总线的通信板卡，包括：

VME总线控制器，通过VME总线与数据采集接口相连，用于将数据采集接口传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，并将中央处理器传送的经过格式转换后的第二数据转换成VME总线规定的数据格式，以传送给数据采集接口；

中央处理器，通过处理器接口分别与所述VME总线控制器和MVB协议控制器相连，用于接收存储VME总线控制器传送的经过格式转换后的第一数据，以传送给多功能车辆总线MVB协议控制器，并接收存储MVB协议控制器传送的经过格式转换后的第二数据，以传送给VME总线控制器；

MVB协议控制器，通过MVB网络接口与MVB总线相连，用于将中央处理器传送的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口传输至MVB总线，且将通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器。

本发明另一个方面还提供了一种基于VME总线的数据通信方法，包括：

VME总线控制器将数据采集接口传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，并将中央处理器传送的经过格式转换后的第二数据转换成VME总线规定的数据格式，以传送给数据采集接口；

中央处理器接收存储VME总线控制器传送的经过格式转换后的第一数据，以传送给多功能车辆总线MVB协议控制器，并接收存储MVB协议控制器传送的经过格式转换后的第二数据，以传送给VME总线控制器；

MVB协议控制器将中央处理器传送的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口传输至MVB总线，且将通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器。

本发明提供的基于VME总线的通信板卡，通过VME总线将MVB总线上的数据传送到VME总线上，同时也能将VME总线上的数据通过MVB总线传送到MVB总线上，从而实现VME总线与MVB总线的数据交互，并且，由于VME总线的数据传输机制是异步的，有多个总线周期，地址宽度可以是16、24、32、40或64位，数据线路的宽度可以是8、16、24、32或64位，数据传输速度快，并且VME总线还具有误差纠正能力和自我诊断能力，数据传输的可靠性高，因此，与现有技术中通过CAN总线进行数据传输相比，可提高列车所需传输数据的可靠性和传输速度。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的基于VME总线的通信板卡的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的基于VME总线的数据通信方法的流程图。

具体实施方式

图1为发明实施例所提供的基于VME总线的通信板卡的结构示意图，如图1所示，该基于VME总线的通信板卡包括VME总线控制器10、中央处理器11和MVB协议控制器12。

VME总线控制器10，通过VME总线30与数据采集接口31相连，用于将数据采集接口31传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，并将中央处理器11传送的经过格式转换后的第二数据转换成VME总线30规定的数据格式，以传送给数据采集接口31；

中央处理器11，通过处理器接口13分别与所述VME总线控制器10和MVB协议控制器12相连，用于接收存储VME总线控制器10传送的经过格式转换后的第一数据，以传送给多功能车辆总线MVB协议控制器12，并接收存储MVB协议控制器12传送的经过格式转换后的第二数据，以传送给VME总线控制器10；

MVB协议控制器12，通过MVB网络接口14与MVB总线32相连，用于将所述中央处理器11传送的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口14传输至MVB总线32，且将通过MVB网络接口14传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器11。

TCN是一种应用于列车上的通信网络，负责对整列车各部分数据的采集与传递，对整列车进行控制、检测、诊断以及记录，并为乘客提供信息服务，TCN将整列车连成一个整体，司机对整列车的控制命令通过TCN传送到列车的各车辆上，而各车辆的工作状态及故障信息可通过TCN传送到司机室的中央控制单元上，使整辆列车安全有效的运行。

多功能车辆总线MVB是一种主要用于对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线，是TCN的一部分，通过MVB总线将列车中各种车载可编程设备相连，构成MVB网络，实现各种可编程设备之间的数据通信。

VME（VersaModule Eurocard）总线是一种系统总线，它定义了一种在紧密耦合硬件构架中可进行互连数据处理、数据存储和连接外围控制器件的系统，可以将多个同类型的板卡进行互联，VME总线的机械封装坚固，牢固性好，扩展槽最多可达21个，中断响应快，具备非常精确响应时间的握手设计，具有实时性，因此非常适用于TCN这种要求实时通信的系统中。

列车上设置有各种检测装置和执行机构，为方便将各种检测装置和执行机构获取的各种数据传输给外部设备，通常设置各种板卡和背板，背板上设置有多个插槽和通信接口，可将各板卡分别插接在背板的各插槽上，板卡上设置外部接口和内部接口等，通过外部接口与检测装置或执行机构的数据输出端口相连，并且，将板卡插接在背板的插槽上，各板卡的内部接口可与背板上的通信接口进行数据通信，从而，将各种检测装置和执行机构获取的各种数据通过背板上的通信接口传输给外部设备。

数据采集接口为列车上各种检测装置和执行机构将获取的各种数据传输给外部设备的接口，本实施例中的数据采集接口可为背板上的通信接口，VME总线控制器通过VME总线与数据采集接口相连，可通过数据采集接口将各种检测设备和执行机构获取的第一数据传送给VME总线控制器。

中央处理器的作用是进行数据的存储和转发，存储通过VME总线发送的第一数据，最终实现将该第一数据发送至MVB总线上，且存储MVB总线发送的第二数据，最终实现将该第二数据传送至VME总线。

中央处理器可将存储的第一数据和第二数据进一步的传送给列车上的中央控制单元，以便中央控制单元对上述数据进行分析和处理。

由于中央处理器所处的通信网络为以太网，要将VME总线上的第一数据和将MVB总线上的第二数据传送给中央处理器需对数据进行格式转换，转换成以太网规定的数据格式，以便中央处理器能够接收，因此，本实施例中，设置VME总线控制器和MVB协议控制器。

VME总线控制器可实现对数据的格式转换，实现对数据的传输时序和线路逻辑的控制，可将数据采集接口通过VME总线传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器，并且，可将通过中央处理器转发的通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成VME总线规定的数据格式，然后再通过VME总线传送给数据采集接口。

MVB协议控制器也可实现对数据的格式转换，实现对数据的传输时序和线路逻辑的控制，可将通过中央处理器转发的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口传输至MVB总线上，且将通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器，进而，通过中央处理器发送给VME总线控制器，再通过VME总线控制器转换成VME总线规定的数据格式，然后通过VME总线传送给数据采集接口。

由上述技术方案可知，该基于VME总线的通信板卡，通过VME总线将MVB总线上的数据传送到VME总线上，同时也能将VME总线上的数据通过MVB总线传送到MVB总线上，从而实现VME总线与MVB总线的数据交互，并且，由于VME总线的数据传输机制是异步的，有多个总线周期，地址宽度可以是16、24、32、40或64位，数据线路的宽度可以是8、16、24、32或64位，数据传输速度快，并且VME总线还具有误差纠正能力和自我诊断能力，数据传输的可靠性高，因此，与现有技术中通过CAN总线进行数据传输相比，可提高列车所需传输数据的可靠性和传输速度。

在上述实施例的基础上，进一步的，通信板卡中的MVB网络接口包括MVB总线收发器和变压隔离器。

MVB总线收发器，与所述MVB协议控制器相连，用于将MVB协议控制器发送的经过格式转换后的第一数据转换成差分信号以传送至MVB总线，并将MVB总线传送的第二数据转换成电信号以传送给MVB协议控制器；

变压隔离器，分别与所述MVB总线收发器和MVB总线相连，用于将MVB协议控制器与MVB总线电气隔离。

MVB网络接口为将MVB协议控制器与MVB总线相连的通信接口，以实现将MVB协议控制器与MVB总线之间的数据传输，通常MVB协议控制器发送的第一数据为用单端信号表示的数据，本实施例中，通过MVB网络接口中的MVB总线收发器将用单端信号表示的第一数据转换成差分信号以传送至MVB总线，并且，进一步的将MVB总线传送的用差分信号表示的第二数据转换成单端信号以传送给MVB协议控制器，通过这种采用差分信号的数据传输方式，可提高数据传输中的抗干扰能力，使通过MVB总线进行数据传输时的可靠性更好。

并且，通过MVB网络接口中的变压隔离器将MVB协议控制器与MVB总线电气隔离，避免位于MVB协议控制器侧的各种设备（包括VME总线控制器、中央处理器和MVB协议控制器）之间在数据信号传输过程中与MVB总线上连接设备之间的数据信号传输过程中的电磁干扰，提高数据传输的可靠性。

本发明实施例还提供了一种基于VME总线的数据通信方法，图2为本发明实施例所提供的基于VME总线的数据通信方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤100、VME总线控制器将数据采集接口传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，并将中央处理器传送的经过格式转换后的第二数据转换成VME总线规定的数据格式，以传送给数据采集接口；

步骤110、中央处理器接收存储VME总线控制器传送的经过格式转换后的第一数据，以传送给多功能车辆总线MVB协议控制器，并接收存储MVB协议控制器传送的经过格式转换后的第二数据，以传送给VME总线控制器；

步骤120、MVB协议控制器将中央处理器传送的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口传输至MVB总线，且将通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器。

该基于VME总线的数据通信方法为本发明实施例提供的图1所示装置实施例的执行方法，该方法可实现VME总线与MVB总线的数据交互，并且，由于VME总线的数据传输机制是异步的，有多个总线周期，地址宽度可以是16、24、32、40或64位，数据线路的宽度可以是8、16、24、32或64位，数据传输速度快，并且VME总线还具有误差纠正能力和自我诊断能力，数据传输的可靠性高，因此，与现有技术中通过CAN总线进行数据传输相比，可提高列车所需传输数据的可靠性和传输速度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种基于VME总线的通信板卡，其特征在于，包括：

VME总线控制器，通过VME总线与数据采集接口相连，用于将数据采集接口传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，并将中央处理器传送的经过格式转换后的第二数据转换成VME总线规定的数据格式，以传送给数据采集接口；

中央处理器，通过处理器接口分别与所述VME总线控制器和MVB协议控制器相连，用于接收存储VME总线控制器传送的经过格式转换后的第一数据，以传送给多功能车辆总线MVB协议控制器，并接收存储MVB协议控制器传送的经过格式转换后的第二数据，以传送给VME总线控制器；

MVB协议控制器，通过MVB网络接口与MVB总线相连，用于将所述中央处理器传送的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口传输至MVB总线，且将通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器。

2.根据权利要求1所述的基于VME总线的通信板卡，其特征在于，所述MVB网络接口包括：

MVB总线收发器，与所述MVB协议控制器相连，用于将MVB协议控制器发送的经过格式转换后的第一数据转换成差分信号以传送至MVB总线，并将MVB总线传送的第二数据转换成单端信号以传送给MVB协议控制器；

变压隔离器，分别与所述MVB总线收发器和MVB总线相连，用于将MVB协议控制器与MVB总线电气隔离。

3.一种基于VME总线的数据通信方法，其特征在于，包括：

VME总线控制器将数据采集接口传送的第一数据转换成以太网规定的数据格式，并将中央处理器传送的经过格式转换后的第二数据转换成VME总线规定的数据格式，以传送给数据采集接口；

中央处理器接收存储VME总线控制器传送的经过格式转换后的第一数据，以传送给多功能车辆总线MVB协议控制器，并接收存储MVB协议控制器传送的经过格式转换后的第二数据，以传送给VME总线控制器；

MVB协议控制器将中央处理器传送的经过格式转换后第一数据转换成MVB网络规定的数据格式，以通过MVB网络接口传输至MVB总线，且将通过MVB网络接口传送的MVB总线上的第二数据转换成以太网规定的数据格式，以传送给中央处理器。

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