CN105429837B - Mvb总线中继器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种MVB总线中继器，包括壳体和固定于该壳体内的电路板卡；电路板卡包括两个互为冗余且独立的通道电路，每通道电路包括第一MVB信号驱动接收电路、第二MVB信号驱动接收电路、电源转换模块及FPGA模块；第一MVB信号驱动接收电路、第二MVB信号驱动接收电路及FPGA模块分别连接至电源转换模块；第一MVB信号驱动接收电路的一端与第一网段MVB总线连接，另一端与该FPGA模块的一端连接；该第二MVB信号驱动接收电路的一端与该FPGA模块的另一端连接，该第二MVB信号驱动接收电路的另一端与第二网段MVB总线连接；该FPGA模块接收来自该第一及第二网段MVB总线其中之一的MVB信号，对该MVB信号进行调理后转发至该第一及第二网段MVB总线其中的另一个。本发明的中继器具有高可靠性。

Description

MVB总线中继器
技术领域
本发明涉及列车通信技术领域，尤其涉及一种MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)总线中继器。
背景技术
在基于IEC61375的列车通信网络标准中，车辆级总线多采用多功能车辆总线MVB来连接同一车辆或者同一编组中的总线设备。MVB总线的传输介质分成电气短距离ESD、电气中距离EMD以及光纤三种，而在实际运用多采用电气中距离介质EMD。中距离介质EMD的物理层采用RS-485驱动，线缆为屏蔽双绞线，由于信号随着线缆长度增长造成的衰减以及RS-485接收能力的限制，造成中距离EMD介质下MVB线缆长度不能超过200米，该限制严重影响MVB总线的通信应用。为了打破这种传输限制，标准中建议采用MVB中继器来提高信号的传输距离，并规定MVB中继器属于0类设备，即只实现信号的再生和放大，并不具备数据通信能力。
目前的MVB中继器产品主要有Siemens、Bombardier和Duagon等国外公司。一般MVB中继器多为一个单独的板卡或设备，采用DB9连接器，具备分别连接两个网段的通道，板卡内部通过专用的芯片或者FPGA对总线信号进行处理，实现信号的再生和放大功能。
发明内容
本发明提供一种MVB总线中继器，以解决现有技术中的一项或多项缺失。
本发明提供一种MVB总线中继器，所述中继器包括壳体和固定于所述壳体内的电路板卡；其中，所述电路板卡包括两个互为冗余且独立的通道电路，每通道电路包括第一MVB信号驱动接收电路、第二MVB信号驱动接收电路、电源转换模块及FPGA模块；所述第一MVB信号驱动接收电路、第二MVB信号驱动接收电路及FPGA模块分别连接至电源转换模块；所述第一MVB信号驱动接收电路的一端与第一网段MVB总线连接，另一端与所述FPGA模块的一端连接；所述第二MVB信号驱动接收电路的一端与所述FPGA模块的另一端连接，所述第二MVB信号驱动接收电路的另一端与第二网段MVB总线连接；所述FPGA模块接收来自所述第一网段MVB总线及第二网段MVB总线其中之一的MVB信号，对所述MVB信号进行调理后转发至所述第一网段MVB总线及第二网段MVB总线其中的另一个。
一个实施例中，所述第一MVB信号驱动接收电路包括：相互连接的第一隔离变压器和第一RS-485收发器；所述第一RS-485收发器连接所述FPGA模块。
一个实施例中，所述第二MVB信号驱动接收电路包括：相互连接的第二隔离变压器和第二RS-485收发器；所述第二RS-485收发器连接所述FPGA模块。
一个实施例中，所述电源转换模块的接收在[43V，160V]范围的直流电源，输出5V直流电源。
一个实施例中，所述FPGA模块包括：第一接收模块、第二接收模块、第一发送模块、第二发送模块及方向识别模块；所述方向识别模块连接于所述第一MVB信号驱动接收电路和所述第二MVB信号驱动接收电路之间，以识别MVB信号在所述第一网段MVB总线和所述第二网段MVB总线之间的传输方向；所述第一接收模块用于通过所述第一MVB信号驱动接收电路接收来自第一网段MVB总线的MVB信号；所述第一发送模块用于将来自第一网段MVB总线的MVB信号发送至所述第二MVB信号驱动接收电路；所述第二接收模块用于通过所述第二MVB信号驱动接收电路接收来自第二网段MVB总线的MVB信号；所述第二发送模块用于将来自第二网段MVB总线的MVB信号发送至所述第一MVB信号驱动接收电路；其中，当所述方向识别模块识别所述传输方向为从第一网段MVB总线到第二网段MVB总线时，产生发送至第二MVB信号驱动接收电路的发送使能信号；当所述方向识别模块识别所述传输方向为从第二网段MVB总线到第一网段MVB总线时，产生发送至第一MVB信号驱动接收电路的发送使能信号。
一个实施例中，所述第一接收模块及所述第二接收模块用于通过对MVB信号采样判断MVB信号是正常帧信号还是碰撞帧信号。
一个实施例中，所述FPGA模块还包括：帧间距及沿抖动调整模块，连接于所述第一接收模块和所述第一发送模块之间，以及所述第二接收模块和所述第二发送模块之间，用于判断当MVB信号的前后两帧信号的时间间距小于一第一设定时间值时，将后一帧信号延迟一第二设定时间值，且用于判断当MVB信号的抖动在一设定时间范围时，根据一设定时钟对MVB信号进行信号同步。
一个实施例中，所述FPGA模块还包括：总线空闲及Jabber故障识别模块，连接于所述第一MVB信号驱动接收电路和所述第二MVB信号驱动接收电路之间；所述总线空闲及Jabber故障识别模块在判断所述方向识别模块识别的源网段线路的持续空闲时间超过一第三设定时间值时，控制所述方向识别模块重新识别MVB信号的传输方向，在检测到所述源网段线路持续发送MVB信号超过一第四设定时间值时，控制所述第一发送模块或所述第二发送模块停止向所述方向识别模块识别的目标网段线路发送MVB信号直至所述目标网段线路的持续空闲时间超过一第五设定时间值。
一个实施例中，所述中继器还包括：设于所述电源转换模块的输入端的电源输入保护电路、电源滤波电路及EMC抑制电路三者中的一个或多个。
一个实施例中，所述电源输入保护电路包括TVS二极管；所述电源滤波电路包括压敏电容；所述EMC抑制电路包括共轭线圈和安规电容。
一个实施例中，所述中继器还包括：输出电压保护电路和/或输出电压滤波电路；所述输出电压保护电路和所述输出电压滤波电路均设于所述电源转换模块的输出端。
一个实施例中，所述输出电压保护电路包括TVS二极管；所述输出电压滤波电路包括滤波电容。
一个实施例中，所述中继器还包括：第一总线端过压保护电路和/或第二总线端过压保护电路；其中，所述第一总线端过压保护电路连接于所述第一网段MVB总线和所述第一MVB信号驱动接收电路之间；所述第二总线端过压保护电路连接于所述第二网段MVB总线和所述第二MVB信号驱动接收电路之间。
一个实施例中，所述第一总线端过压保护电路和所述第二总线端过压保护电路均包括双极性TVS二极管。
一个实施例中，所述壳体为一体成型的金属外壳。
一个实施例中，所述壳体的侧壁设置有网状通风孔。
一个实施例中，所述壳体内侧设置有用于固定或拆卸所述电路板卡的导轨。
本发明实施例的MVB中继器，不仅能够实现MVB信号的再生和放大功能，延长MVB信号的传输距离，而且能与目前已有产品互联互通。本发明实施例的MVB中继器能够具有精确的沿同步、极小的沿脉冲偏差、准确的碰撞判断、自动的连续帧间距调整以及有效的故障隔离等能力，其性能明显优于现有的中继器。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明一实施例的MVB总线中继器的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的FPGA模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明提供了一种MVB总线中继器，该中继器是一种双通道结构，每通道设置有独立的电源，且采用独特的FPGA设计，能够实现多种优良技术特性，能够满足IEC61375-2国际标准中对MVB中继器的测试指标和要求。
图1是本发明一实施例的MVB总线中继器的结构示意图。本发明的中继器可包括壳体(未示出)和固定于该壳体内的电路板卡。如图1所示，上述电路板卡包括两个互为冗余且独立的通道电路，即A通道电路100A和B通道电路200B，均连接于第一网段MVB总线和第二网段MVB总线之间。两个互为冗余且独立的通道电路，可完全独立，且分别负责MVB总线的线路A和线路B的信号处理。其中，第一网段MVB总线和第二网段MVB总线是指需要通过中继器连接的MVB总线上的两个MVB网段，可以是物理介质相同或不同的两段MVB总线。该MVB总线为双线路，包括线路A和线路B。
A通道电路100A可包括第一MVB信号驱动接收电路110A、第二MVB信号驱动接收电路120A、电源转换模块130A及FPGA模块140A。第一MVB信号驱动接收电路110A、第二MVB信号驱动接收电路120A及FPGA模块140A分别连接至电源转换模块130A。第一MVB信号驱动接收电路110A的一端与第一网段MVB总线连接(例如，通过连接器X1的引脚1及引脚2和连接器X2的引脚1及引脚2)，第一MVB信号驱动接收电路110A的另一端与上述FPGA模块140A的一端连接。第二MVB信号驱动接收电路120A的一端与FPGA模块140A的另一端连接，第二MVB信号驱动接收电路120A的另一端与第二网段MVB总线连接(例如，通过连接器X3的引脚1及引脚2和连接器X4的引脚1及引脚2)。
类似地，B通道电路100B可包括第一MVB信号驱动接收电路110B、第二MVB信号驱动接收电路120B、电源转换模块130B及FPGA模块140B。第一MVB信号驱动接收电路110B、第二MVB信号驱动接收电路120B及FPGA模块140B分别连接至电源转换模块130B。第一MVB信号驱动接收电路110B的一端与第一网段MVB总线连接(例如，通过连接器X1的引脚4及引脚5和X2的引脚4及引脚5)，第一MVB信号驱动接收电路110B的另一端与FPGA模块140B的一端连接。第二MVB信号驱动接收电路120B的一端与FPGA模块140B的另一端连接，第二MVB信号驱动接收电路120B的另一端与第二网段MVB总线连接(例如，通过连接器X3的引脚4及引脚5和连接器X4的引脚4及引脚5)。B通道电路100B的结构及电子元件可与A通道电路100A完全相同，以此可提高中继器的稳定性及可靠度。
上述FPGA模块(140A和140B)接收来自第一网段MVB总线及第二网段MVB总线其中之一的MVB信号，对该MVB信号进行调理后转发至上述第一网段MVB总线及第二网段MVB总线其中的另一个。该MVB信号可以是从第一网段MVB总线传输至第二网段MVB总线的数据信号，或者是从第二网段MVB总线传输至第一网段MVB总线的数据信号。其中，FPGA模块140A可用于调理线路A上的信号，140B可用于调理线路B上的信号。
一个实施例中，上述中继器还可包括连接器X1、连接器X2、连接器X3及连接器X4，起到连接作用。其中，连接器X1和连接器X2连接于第一网段MVB总线与A通道电路100A及B通道电路100B之间，连接器X3和连接器X4连接于第二网段MVB总线与A通道电路100A及B通道电路100B之间。
本发明实施例中，中继器具有完全独立、冗余的双通道结构，每通道包括独立的电源转换模块，可提供独立的电源，显著提高了中继器的可靠性。不同通道的电源转换模块可采用插座连接至各自的电源，双路冗余供电，且连接方便。
上述硬件电路板卡中的电源转换模块130A和电源转换模块130B可以是两套完全独立且完全相同的电源转换模块。电源转换模块(130A、130B)可以将外部输入的[43V，160V]范围的任一直流电源转换为FPGA模块(140A、140B)和MVB信号驱动接收电路(110A、110B)(例如，RS-485收发器)需要的直流电源，例如5V直流电源。
本发明实施例中，电源转换模块未采用现有技术中的单独器件搭接的方式，而采用成熟可靠的开关电源模块，可充分满足中继器的可靠性指标、电磁兼容性指标、功耗、效率等指标及MVB中继器的实际需求，具有较高的可靠性。
上述的第一MVB信号驱动接收电路110A和第二MVB信号驱动接收电路120A可以根据各种标准设计为相应的电路结构。例如，第一MVB信号驱动接收电路110A和第二MVB信号驱动接收电路120A按照IEC61375标准中对EMD介质物理层的要求设计MVB信号的驱动和接收电路。
再如图1所示，上述的第一MVB信号驱动接收电路110A可包括：相互连接的第一隔离变压器111A和第一RS-485收发器112A。其中，第一RS-485收发器112A连接上述FPGA模块140A。
类似地，上述的第二MVB信号驱动接收电路120A可包括：相互连接的第二隔离变压器121A和第二RS-485收发器122A。其中，第二RS-485收发器122A连接上述FPGA模块140A。
其中，第一RS-485收发器112A和第二RS-485收发器122A均可选用RS-485驱动芯片，均可用于实现第一MVB网段的物理层和第二MVB网段的物理层。换言之，第一RS-485收发器112A可用于从第一网段MVB总线接收MVB线路A的信号，并将其接收MVB信号转换为例如5V的逻辑信号，同时RS-485收发器112A将来自FPGA模块140A的转发信号驱动为RS-485信号发送到第一网段MVB总线的线路A上；第二RS-485收发器122A可用于从第二网段MVB总线接收MVB线路A的信号，并将其接收MVB信号转换为例如5V的逻辑信号，同时RS-485收发器122A将来自FPGA模块140A的转发信号驱动为RS-485信号发送到第二网段MVB总线的线路A上。
上述的RS-485收发器(112A、122A)和隔离变压器(111A、121A)是该MVB信号驱动接收电路(110A、120A)的核心器件。在其它实施例中，该MVB信号驱动接收电路(110A、120A)还可以包括其他器件，以实现所需功能。
本发明实施例中，选用RS-485收发器芯片作为物理层芯片，其驱动能力和接收能力、抗干扰能均满足RS-485及IEC61375标准要求。而且，RS-485收发器芯片所采用的技术能够使输出电平在总线空闲时持续为高电平而非高阻态，有利于的FPGA模块的逻辑设计。另外本发明实施例中，在MVB信号驱动接收电路中设置隔离变压器，不仅符合EMD介质的要求，而且能够对MVB总线和收发器之间进行电气隔离，例如，可使该隔离变压器的源边和次边之间的绝缘耐压达到3KV，安全性能高。
一些实施例中，MVB总线中继器可包括：电源输入保护电路、电源滤波电路及EMC抑制电路三者中的一个或多个。该电源输入保护电路、该电源滤波电路及该EMC抑制电路均可设于上述电源转换模块(130A、130B)的输入端。其中，上述电源输入保护电路可包括TVS二极管；上述电源滤波电路可包括压敏电容；上述EMC抑制电路可包括共轭线圈和安规电容。在其他实施例中，还可包括其他所需器件或电路。
本发明实施例中，在电源模块的输入端前，采用TVS二极管、压敏电容、共轭线圈、安规电容等器件设计了电源输入保护、电源滤波电路、EMC抑制电路等电路，不但能够使MVB总线中继器满足EMC标准，而且能够实现对电源输入的保护和/或滤波。
另一些实施例中，MVB总线中继器可包括：输出电压保护电路和/或输出电压滤波电路。上述输出电压保护电路设于上述电源转换模块(130A、130B)的输出端，可为各种电路结构，可包括各种所需器件，例如，包括TVS二极管。上述输出电压滤波电路设于上述电源转换模块(130A、130B)的输出端，可为各种电路结构，可包括各种所需器件，例如，包括滤波电容。
本发明实施例中，在电源模块的输出端，通过TVS二极管和/或滤波电容等能够实现对电源转换模块的输出电压的保护和/或滤波。
又一些实施例中，MVB总线中继器可包括：第一总线端过压保护电路和/或第二总线端过压保护电路。其中，第一总线端过压保护电路连接于上述第一网段MVB总线和其对应的第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)之间；第二总线端过压保护电路连接于上述第二网段MVB总线和其对应的第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)之间。例如，上述第一总线端过压保护电路和上述第二总线端过压保护电路均可包括双极性TVS二极管。
本发明实施例中，通过第一总线端过压保护电路和/或第二总线端过压保护电路，在总线的差分信号上并入双极性的TVS二极管，能够对第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)和/或第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)中的收发器的总线端进行过压保护。
FPGA模块部分是整个MVB中继器的信号处理的核心部分，该部分的功能是接收来自一个网段传送的MVB信号，经处理整形后转发到另一个MVB网段上，通过FPGA内的编程逻辑实现MVB中继器对信号的调理和转发功能。
举一例，经过MVB信号驱动接收电路(例如第一MVB信号驱动接收电路110A、110B中的RS-485收发器)转换为例如5V电平的逻辑信号，可送给FPGA模块(140A、140B)进行整形和放大。FPGA模块将MVB信号处理完毕后，将其转发的信号(例如5V逻辑信号)送给另一网段的MVB信号驱动接收电路(例如第二MVB信号驱动接收电路120A、120B中的RS-485收发器)发送，收发器可将逻辑信号转换为收发器的差分信号，发送到该网段的MVB总线上。
需要预先说明的是，上述对A通道电路100A的描述也适用于B通道电路100B。B通道电路100B用于转送MVB线路B的信号，第一MVB信号驱动接收电路110B、第二MVB信号驱动接收电路120B、电源转换模块130B及FPGA模块140B在B通道电路100B中可起到与A通道电路100A中相应部件相同的作用，重复之处不进行赘述，但并非限定不同通道电路中FPGA模块的具体实施方式。
图2是本发明一实施例中的FPGA模块的结构示意图。如图2所示，上述的FPGA模块(140A、140B)可包括：第一接收模块1411、第二接收模块1412、第一发送模块1421、第二发送模块1422及方向识别模块143。
第一接收模块1411和第一发送模块1421相互连接，一实施例中，第一接收模块1411连接于第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)和第一发送模块1421之间。第二接收模块1412和第二发送模块1422相互连接，一实施例中，第二接收模块1412连接于第二发送模块1422和第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)之间。方向识别模块143一端可与第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)的RS-485收发器(112A、112B)连接，另一端可与第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)的RS-485收发器(122A、122B)连接。
其中，图2中所示的RS-485收发器(112A、112B)仅示意性说明第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)、第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)与FPGA模块(140A、140B)的连接关系，并非用以限定本发明实施例的实施方式。
方向识别模块143连接于上述第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)和上述第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)之间，以识别MVB信号在上述第一网段MVB总线和上述第二网段MVB总线之间的传输方向。第一接收模块1411通过第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)接收来自第一网段MVB总线的MVB信号；方向识别模块143识别到第一网段MVB总线的信号后，判定为从第一网段MVB总线向第二网段MVB总线转发数据，产生发送至第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)的发送使能信号，即向第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)产生发送使能信号；第一发送模块1421用于将来自第一网段MVB总线的MVB信号发送至上述第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)，以最终发送至第二网段MVB总线。第二接收模块1412通过第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)接收来自第二网段MVB总线的MVB信号；方向识别模块143识别到第二网段MVB总线的信号后，判定为从第二网段MVB总线向第一网段MVB总线转发数据，产生发送至第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)的发送使能信号，即向第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)产生发送使能信号；第二发送模块1422用于将来自第二网段MVB总线的MVB信号发送至上述第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)，以最终发送至第一网段MVB总线。
本发明实施例中，发送模块将需要转发的MVB信号数据以及收发器驱动芯片的使能信号延时对齐并给出。方向识别模块同时对两个网段的信号进行监控，发现某网络有信号活动时，确定该网段为数据源方向，另一网段为目的方向，即进行转发发向识别。方向识别模块能够实现信号传递，把使能信号和MVB信号数据传送给发送模块。从而FPGA模块的逻辑设计能够完成总线信号的再生、处理与放大等功能，以实现相同或不同物理介质之间的MVB信号传递。
较佳实施例中，上述第一接收模块1411及上述第二接收模块1412能够通过对MVB信号采样判断MVB信号是正常帧信号还是碰撞帧信号，并可以按照IEC61375标准规定通过例如FPGA模块中的帧间距及沿抖动调整模块对于正常帧信号进行波形调理和信号整形，对于碰撞信号则不进行时序调整直接进行转发。例如，若接收模块(1411、1412)检测到MVB信号是正常帧信号，则可以直接发送给后续的模块，例如发送模块(1421、1422)，若检测到MVB信号是碰撞帧信号，则FPGA模块直接启动发送，将源信号进行转发。以此，可以提高MVB中继器的可靠性。
再如图2所示，较佳地，FPGA模块(140A、140B)可包括：帧间距及沿抖动调整模块144，连接于第一接收模块1411和第一发送模块1421之间，以及第二接收模块1412和第二发送模块1422之间。
帧间距及沿抖动调整模块144可用于判断当MVB信号的前后两帧信号的时间间距小于一第一设定时间值时，例如小于4μs时，将后一帧信号延迟一第二设定时间值，例如延迟4μs，且可用于判断当MVB信号的抖动在一设定时间范围时，例如抖动在125ns范围，根据一设定时钟对帧间距及沿抖动调整模块144的输入信号例如MVB信号进行信号同步。进一步，对于MVB信号的抖动超过上述设定时间范围(例如抖动超过125ns范围)，可按碰撞处理，直接将MVB信号转发至发送模块(1421、1422)，以最终将MVB信号转发至目标网段MVB总线。
本发明实施例中，通过在FPGA模块中设置帧间距及沿抖动调整模块，能够实现对MVB信号进行相位的再同步、帧间距时序的调整等功能，通过第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)、第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)对MVB信号进行幅值的调整。
进一步，如图2所示，上述FPGA模块(140A、140B)可包括：总线空闲及Jabber故障识别模块145，连接于第一MVB信号驱动接收电路(110A、110B)和第二MVB信号驱动接收电路(120A、120B)之间。
总线空闲及Jabber故障识别模块145在判断上述方向识别模块143识别的源网段线路的持续空闲时间超过一第三设定时间值时，例如超过2μs时，可认为本帧MVB信号转发结束，可转而控制方向识别模块143重新或继续识别MVB信号的传输方向。
总线空闲及Jabber故障识别模块145在检测到上述源网段线路持续发送MVB信号超过一第四设定时间值时，可认为源网段线路持续发送MVB信号超过最大容许时间仍在发送MVB信号，即判断为线路存在Jabber故障。此时，总线空闲及Jabber故障识别模块145可控制第一发送模块1421或第二发送模块1422停止向方向识别模块143识别的目标网段线路发送MVB信号，即让发送使能TXE无效，直至检测到上述目标网段线路的持续空闲时间超过一第五设定时间值，例如超过2μs，可将Jabber故障信号清零，即允许传送，继而转由方向识别模块143进行方向识别，以继续转发MVB信号。
本发明实施例中，通过在FPGA模块中设置总线空闲及Jabber故障识别模块，可以实现每帧MVB信号的稳定传送，能够抑制故障设备持续发送MVB信号，进一步提高了MVB中继器的可靠性。
上述各实施例中，两个互为冗余且独立的通道电路可具有完全相同的FPGA模块、第一MVB信号驱动接收电路、第二MVB信号驱动接收电路及电源转换模块中的一个或多个。较佳实施例中，两个互为冗余且完全独立的通道电路各模块均完全相同，以此可以进一步提高中继器的可靠性。
对于上述各实施例的MVB中继器，其电路板卡均可固定于一壳体内。该壳体具有一定的强度，用于封装固定电路板卡，能够满足铁路标准规定的振动和冲击的要求。该壳体可为多种形状，例如立方体形状，具体可视需要而定。
较佳地，该壳体为金属材质，以屏蔽电路板卡的外部电磁干扰，更能适应电磁兼容标准规定的电磁环境。
进一步，优选地，上述客体为一体成型的金属外壳，可采用整体模具进行一次成型。以此，密封效果好，金属外壳屏蔽电路板卡的外部电磁干扰的能力更佳。
一些实施例中，上述壳体的侧壁可设置有网状通风孔。其中，该侧壁可为除连接第一网段MVB总线和第二网段MVB总线两侧壁外的各侧壁。在壳体例如金属外壳的侧面，设计网状通风孔，有助于硬件电路板卡的散热，从而延长电路板卡的使用寿命。
另一些实施例中，上述壳体内侧可设置有用于固定或拆卸上述电路板卡的导轨。例如，根据标准EN 50022设计，本发明实施例的MVB中继器可安装于35×15标准导轨上，安装可靠、牢固，同时，易于安装和拆卸，方便设备的组装和维护。
本发明的MVB中继器能够满足IEC61375-2中对MVB中继器的测试指标和要求。而且，通过对研制的MVB中继器进行一致性测试，结果显示其完全满足标准的要求。将本发明的MVB中继器国外知名厂商的产品例如Siemens的MVB中继器、Duagon公司的MVB中继器分别进行了一致性测试，实现了MVB通信的互联互通。该设备还经过认证能够进行各项铁路标准的电磁兼容实验、高低温湿热实验及振动和冲击实验。本发明的MVB中继器作为工作于MVB网络物理层的通信装置，具有以下一些特点：
1、具有完全独立、冗余的双通道结构，包括独立的电源，提高了产品的可靠性；电源采用插座进行连接(双路冗余供电)，连接方便。
2、输入电源的变化范围宽(从43V到160V)，稳定性好，符合EN50155标准；
3、产品采用两个卡子固定到安装导轨上，安装和维护方便；
4、采用FPGA实现逻辑功能具备更优良的技术特性，可实现信号幅值的调整、相位的再同步、帧间距时序的调整、抑制故障设备的持续发送等功能。
本发明实施例的MVB中继器，不仅能够实现MVB信号的再生和放大功能，延长MVB信号的传输距离，而且能与目前已有产品互联互通。本发明实施例的MVB中继器能够具有精确的沿同步、极小的沿脉冲偏差、准确的碰撞判断、自动的连续帧间距调整以及有效的故障隔离等能力，其性能明显优于现有的中继器。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种MVB总线中继器，其特征在于，所述中继器包括壳体和固定于所述壳体内的电路板卡；其中，
所述电路板卡包括两个互为冗余且独立的通道电路，两个互为冗余且独立的通道电路分别负责MVB总线的两条不同的线路的信号处理，每通道电路包括第一MVB信号驱动接收电路、第二MVB信号驱动接收电路、电源转换模块及FPGA模块；所述第一MVB信号驱动接收电路、所述第二MVB信号驱动接收电路及所述FPGA模块分别连接至所述电源转换模块；所述第一MVB信号驱动接收电路的一端与第一网段MVB总线连接，另一端与所述FPGA模块的一端连接；所述第二MVB信号驱动接收电路的一端与所述FPGA模块的另一端连接，所述第二MVB信号驱动接收电路的另一端与第二网段MVB总线连接；
所述FPGA模块接收来自所述第一网段MVB总线及第二网段MVB总线其中之一的MVB信号，对所述MVB信号进行调理后转发至所述第一网段MVB总线及第二网段MVB总线其中的另一个；
所述FPGA模块包括：第一接收模块、第二接收模块、第一发送模块、第二发送模块以及帧间距及沿抖动调整模块，
所述第一接收模块用于通过所述第一MVB信号驱动接收电路接收来自第一网段MVB总线的MVB信号；
所述第一发送模块用于将来自第一网段MVB总线的MVB信号发送至所述第二MVB信号驱动接收电路；
所述第二接收模块用于通过所述第二MVB信号驱动接收电路接收来自第二网段MVB总线的MVB信号；
所述第二发送模块用于将来自第二网段MVB总线的MVB信号发送至所述第一MVB信号驱动接收电路；
所述帧间距及沿抖动调整模块连接于所述第一接收模块和所述第一发送模块之间，以及所述第二接收模块和所述第二发送模块之间，用于判断当MVB信号的前后两帧信号的时间间距小于一第一设定时间值时，将后一帧信号延迟一第二设定时间值，且用于判断当MVB信号的抖动在一设定时间范围时，根据一设定时钟对MVB信号进行信号同步。
2.如权利要求1所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述第一MVB信号驱动接收电路包括：相互连接的第一隔离变压器和第一RS-485收发器；
所述第一RS-485收发器连接所述FPGA模块。
3.如权利要求1所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述第二MVB信号驱动接收电路包括：相互连接的第二隔离变压器和第二RS-485收发器；
所述第二RS-485收发器连接所述FPGA模块。
4.如权利要求1所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述电源转换模块的接收在[43V，160V]范围的直流电源，输出5V直流电源。
5.如权利要求1所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述FPGA模块还包括：方向识别模块；
所述方向识别模块连接于所述第一MVB信号驱动接收电路和所述第二MVB信号驱动接收电路之间，以识别MVB信号在所述第一网段MVB总线和所述第二网段MVB总线之间的传输方向；
其中，当所述方向识别模块识别所述传输方向为从第一网段MVB总线到第二网段MVB总线时，产生发送至第二MVB信号驱动接收电路的发送使能信号；当所述方向识别模块识别所述传输方向为从第二网段MVB总线到第一网段MVB总线时，产生发送至第一MVB信号驱动接收电路的发送使能信号。
6.如权利要求5所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述第一接收模块及所述第二接收模块用于通过对MVB信号采样判断MVB信号是正常帧信号还是碰撞帧信号。
7.如权利要求5所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述FPGA模块还包括：总线空闲及Jabber故障识别模块，连接于所述第一MVB信号驱动接收电路和所述第二MVB信号驱动接收电路之间；所述总线空闲及Jabber故障识别模块在判断所述方向识别模块识别的源网段线路的持续空闲时间超过一第三设定时间值时，控制所述方向识别模块重新识别MVB信号的传输方向，在检测到所述源网段线路持续发送MVB信号超过一第四设定时间值时，控制所述第一发送模块或所述第二发送模块停止向所述方向识别模块识别的目标网段线路发送MVB信号直至所述目标网段线路的持续空闲时间超过一第五设定时间值。
8.如权利要求1至7任一项所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述中继器还包括：设于所述电源转换模块的输入端的电源输入保护电路、电源滤波电路及EMC抑制电路三者中的一个或多个。
9.如权利要求8所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述电源输入保护电路包括TVS二极管；所述电源滤波电路包括压敏电容；所述EMC抑制电路包括共轭线圈和安规电容。
10.如权利要求1至7任一项所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述中继器还包括：输出电压保护电路和/或输出电压滤波电路；所述输出电压保护电路和所述输出电压滤波电路均设于所述电源转换模块的输出端。
11.如权利要求10所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述输出电压保护电路包括TVS二极管；所述输出电压滤波电路包括滤波电容。
12.如权利要求1至7任一项所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述中继器还包括：第一总线端过压保护电路和/或第二总线端过压保护电路；其中，
所述第一总线端过压保护电路连接于所述第一网段MVB总线和所述第一MVB信号驱动接收电路之间；所述第二总线端过压保护电路连接于所述第二网段MVB总线和所述第二MVB信号驱动接收电路之间。
13.如权利要求12所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述第一总线端过压保护电路和所述第二总线端过压保护电路均包括双极性TVS二极管。
14.如权利要求1至7任一项所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述壳体为一体成型的金属外壳。
15.如权利要求1至7任一项所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述壳体的侧壁设置有网状通风孔。
16.如权利要求1至7任一项所述的MVB总线中继器，其特征在于，所述壳体内侧设置有用于固定或拆卸所述电路板卡的导轨。
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