CN106027690A - 一种基于mvb总线的动态网络配置系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MVB总线的动态网络配置系统及其方法。所述基于MVB总线的动态网络配置系统包括总线、多个总线设备，总线和总线设备通过设置在总线设备上的网络配置接口装置连接；所述总线包括两组通信信号线、电源线、接地线、编址线LINEA/B以及设备识别线MatchRes_DetectA/B；所述网络配置接口装置包括设备识别模块、匹配电阻连接模块以及编址线状态采集与传递模块。本发明不需要额外增加硬件设备进行地址配置，不需要使用子系统或其他设备、其他软件进行设备地址配置，可以灵活、可靠、无人工干预的自动完成网络地址的动态配置，进而实现动态的网络配置，具有重要的推广价值。

Description

一种基于MVB总线的动态网络配置系统及其方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，更具体地，涉及一种基于MVB总线的动态网络配置系统及其方法。

背景技术

轨道交通车辆控制系统已经从单台集中控制、纯硬件电路布线形式向整列车的分布式网络控制方向发展，网络控制已经成为轨道交通车辆的必备技术之一了。目前轨道交通车辆普遍采用的是遵循IEC61375标准基于MVB总线的车辆级通信网络来连接车内的各个子系统。这些子系统设备只在车辆级内部组成MVB环网，连接不同车辆之间的通信总线则一般使用WTB网络。

MVB设备按照性能可以分为0~5类共6种类型，其中0类设备不具有通信能力，1类设备具有过程数据性能和状态响应能力，2~5类设备除具有1类设备的能力外，还具备总线管理能力。MVB 1类设备主要包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块等，2~5类设备一般指网络中的通信主机或网关设备，简称MVB主机。1类设备在车辆中一般采用分布式布线方案，安装在距离现场执行机构最近的位置，工作环境（振动、温湿度环境、辐射环境）恶劣，对设备可靠性要求极高。

目前在轨道车辆内使用MVB总线进行网络连接时，传统的MVB总线1类设备一般采用静态编址的方式，常用的地址配置方式有三种。第一种是采用拨码开关的方式，由于拨码开关可靠性不高，容易在振动等恶劣环境中出现故障，导致地址配置错误，造成总线通信失败；第二种方式是采用一个固定插头连接在设备上，通过插头来指定设备的地址，其弊端在于设备较多时插头管理混乱，插头状态一旦确定地址就已经确定，调整困难，日常使用时容易出现误插和插头丢失，不易于做备品管理，也容易造成网络瘫痪；也有一些其他的系统采用外挂式电阻模块来实现地址配置，其本质与固定插头式类似；第三种方式是通过CPU配置地址，使用专用的上位机软件与CPU连接后设置地址存储在存储器中，这种方式每次地址变更都需要重新使用上位机进行配置，配置方式不够灵活，且针对不同设备，很容易出现配置软件的不兼容，需要多种配置软件，管理麻烦。使用CPU配置地址的方式最大的弊端在于，当分布式网络中某个模块出现故障时，无法直接使用备品替换，还需要配置上位机软件先设置好地址，对于故障的修复过程来说，过于繁琐，且要求车辆上配有PC机以运行上位机软件。

对于不同的轨道车辆应用类型，TCN将车辆分为以下三种：（1）开式列车：由一组车辆构成的列车，其组成在正常运行中是可以改变的；（2）闭式列车:由一组车辆组成的列车，在正常运行中其组成不会改变；(3) 多单元列车:列车由几个闭式列车单元组成，在正常运行中，组成列车的单元数量可以改变。对于自动组态的开式列车，一般采用WTB作为标准的列车总线；对于包含多个相连的闭式列车的多元列车，当这些闭式列车需经常连接和解连时，可使用WTB作为标准的列车总线。但如果可能用其它方法组态时，也可以用其它总线如MVB来代替，MVB可以穿越几个车厢；对于闭式列车，MVB既能作为列车总线，也可以作为车辆总线。在以上三种情况中，除自动组态的开式列车外，均可以使用MVB总线作为列车总线来连接多列不同的车辆，此时就要求车辆之间的MVB总线连接能够灵活、便捷；传统的MVB网络使用固定编址方式，当多节车辆连接时，需要逐一确定每节车辆的地址设置，避免地址冲突，操作繁琐，且每次重新编组连接时都需要重新确定，现场使用时容易出错，效率也不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种不需要额外增加硬件设备进行地址配置，不需要使用子系统或其他设备、其他软件进行设备地址配置，可以灵活、可靠、无人工干预的的自动完成网络地址的动态配置的基于MVB总线的动态的网络配置系统。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种基于MVB总线的动态网络配置系统，包括总线、至少两个总线设备，总线和总线设备通过设置在总线设备上的网络配置接口装置连接；所述总线包括两组通信信号线、电源线、接地线、编址线LINEA/B以及设备识别线MatchRes_DetectA/B；所述网络配置接口装置包括设备识别模块、匹配电阻连接模块以及编址线状态采集与传递模块；

所述设备识别模块，用于采集来自设备识别线MatchRes_DetectA/B的信号，并将信号发送给总线设备的CPU，以识别总线设备的连接状态；

所述匹配电阻连接模块，用于接收来自CPU的信号，并根据CUP的信号进行匹配电阻的通断；

所述编址线状态采集与传递模块，用于将编址线LINEA/B信号传送给CPU，并根据接收CPU通过编址线信号的状态发送的信号，进行编址线LINEA/B信号电平处理。

传统的MVB总线连接时一般使用8根信号线，分别为两组互为备用的信号线，A_DATA_N、B_DATA_N，A_DATA_P、B_DATA_P，两组地线MVB_GND，和两组MVB电源线MVB_VCC。本发明中，MVB总线连接8根信号线设计为两组互为备用的信号线：A_DATA_N、B_DATA_N，A_DATA_P、B_DATA_P、一组编址线LINEA/B,一组设备识别线MatchRes_DetectA/B。除了对MVB连接总线的设计，在MVB通信硬件接口中相应地设计了网络配置接口装置，可以识别来自外部的LINEA/B信号是否有效，也可以通过网络配置接口装置MVB硬件系统给出有效或无效的LINEA/B信号；同时，该网络配置接口装置还可以通过设备识别线来识别是否有设备与本端相连，以判定是否应该打开MVB通信线或者挂载上匹配电阻终端。

优选地，所述总线设备为MVB1类设备和MVB主机；每个总线设备上设有两个网络配置接口装置，分别作为信号输入接口和信号输出接口；所述网络配置接口装置通过接口连接器与总线连接。对于任意MVB0~5类设备，均具有两组MVB通信接口，称为MVBA接口和MVBB接口，两组接口是完全对称的，将两组MVB通讯接口分别与两个网络配置接口装置连接。可以任意作为输入口，另外一个作为输出口。多个MVB设备通过这两组MVB通信接口连接，实现MVB总线的级联连接。

优选地，所述设备识别模块包括依次串联的RC滤波单元、逻辑门单元以及光电耦合单元；RC滤波单元的输入端与设备识别线MatchRes_DetectA/B连接；光电耦合单元的输出端作为设备识别模块的输出端与CPU连接。本发明通过RC滤波单元，提高信号的抗干扰能力，并使用逻辑门单元、光电耦合单元实现光电隔离，以提高系统的可靠性。

优选地，所述匹配电阻连接模块包括CPU控制的自动开关元件以及匹配电阻；所述两组通信信号线通过与CPU控制的自动开关元件可选择地与接口连接器连通或与匹配电阻连通；进一步优选地，默认状态下，所述两组通信信号线通过自动开关元件与接口连接器连接，在系统失效时可以默认将信号连通,保证失效系统不影响正常工作系统.

优选地，所述编址线状态采集与传递模块包括编址线采集单元和编址线传递单元；

所述编址线采集单元包括自动开关元件、上拉电阻单元；信号输出端通过CPU控制的自动开关元件可选择地与上拉电阻单元通断；上拉电阻单元的电源输出端连接防反接保护元件，防反接保护元件与上拉电阻之间使用电感隔离；进一步优选地，默认状态下，信号输出端与上拉电阻单元断开；

所述编址线传递单元包括逻辑门芯片以及与逻辑门芯片串联的光电耦合器；所述与逻辑芯片的输入端与识别线连接，所述光电耦合器的输出端作为编址线状态采集与传递模块的输出端与CPU连接。

编址线状态采集与传递模块中，通过防反接设计，并使用电感隔离，以提高系统的可靠性；默认状态下，信号输出端与上拉电阻单元断开，避免出现系统软件失效时出现异常输出的问题，以提高系统的可靠性；使用与逻辑芯片、光电耦合器实现光电隔离，以提高系统的可靠性。

本发明的另一目的，在于提供一种基于MVB总线的动态网络配置系统及其方法，包括以下步骤：

S1.初次上电后，MVB网络中的所有总线设备，分别检测各自的信号输入接口和信号输出接口中的设备识别线；将两个接口命名为MVBA接口和MVBB接口；MVBA接口连接有其他总线设备，称为A侧连接有其他设备；同理，MVBB接口连接有其他总线设备，称为B侧连接有其他设备；

当MVBA接口或MVBB接口中的设备识别线有效时，则表示设备的A侧或B侧有其他总线设备，相应地将MVBA接口或MVBB接口中的通信线置于通路状态；

当MVBA接口或MVBB接口的设备识别线无效时，则表示设备的A侧或B侧没有连接其他总线设备，判定相应的接口所在设备为MVB总线的终点，此时将通信信号线连接到匹配电阻端，与外部接口连接器断开；

S2.将所有总线设备的编址线置于无效状态；

S3.当MVB总线中的MVB主机接收到MVB总线组网命令，开始进行动态网络配置过程；

S4.MVB主机通过消息命令向网络中的所有设备广播准备组网的命令，所有总线设备接收到该广播命令后，即通过重新上电或者软件复位的方式，将自身从原有的总线状态中切出，进入MVB从设备工作状态，等待被MVB主机组网；

S5.MVB主机从MVBA接口开始组网；MVB主机通过控制编址线状态采集及传递单元将编址线LINEA上拉到MVB_VCC；此时距离MVBA最近的MVB 1类设备会采集到一侧的编址线有效，同时另一侧编址线无效；

S6.进行设备识别和编址过程；MVB主机向MVB1类设备依次发送设备类型识别帧A1帧，设备MVB端口、地址配置帧，编址预完成帧；MVB主机发送设备类型识别帧A1帧后，需每次接收到MVB1类相应的应答帧后再向MVB1类设备发送下一个消息数据帧；当自身的编址完成，打开自身的地址线以完成向下的进一步编址；

S7.MVB主机重复步骤S6，以扫描并将其他所有处于A侧的MVB1类设备编址，直到A侧所有MVB1类设备均被编址完成；

S8.按照步骤S5~S7所述，同理从MVBB接口开始组网,对B侧所有MVB1类设备扫描并将所有处于B侧的MVB 1类设备编址，直至B侧所有MVB1类设备均被编址完成；所有设备编址完成；

S9.所有设备编址完成，MVB主机将扫描到的网络拓扑结构与预定义的网络拓扑结构进行比较；

若拓扑结构一致，则发送编址完成，信息储存帧B3帧，所有处于编址预完成状态设备收到B3帧后，将自身置于编址完成状态，并保存自身的端口状态、地址信息到存储设备中，进入正常MVB总线工作状态；完成MVB动态编址过程；

若拓扑结构不一致，则发送网络拓扑不全残缺运行通知帧B5帧，所有MVB1类设备收到B5帧时，则步使用本次编址的地址和端口配置运行，改为使用存储设备中已经存储的地址和端口配置完成编址。

优选地，所述步骤S1中，当总线主机检测到设备识别模块输出端信号为高电平状态，判定设备识别线有效；所述步骤S2中，当总线主机检测到编址线状态采集和传递模块的输出端信号为低电平时，判定编址线为无效状态。

优选地，所述步骤S1中，对设备识别线的状态检测同时需要使用硬件滤波和软件滤波以避免瞬间的干扰信号造成误动作；所述硬件滤波使用RC滤波，所述软件滤波使用移动窗口滤波。

优选地，所述步骤S4中，广播命令以100ms间隔连续向所有设备发送三次。

优选地，所述步骤S6中：

MVB主机对外发送设备类型识别帧A1帧，当某一MVB1类设备接收到A1帧，且两组编址线有且仅有一组有效时，该设备处于被编址状态，则将自身置于待编址状态，并立即向MVB主机回复设备类型应答帧A2帧；

当MVB主机接收到A2帧时，即已确定目前待编址的MVB1类设备的类型；MVB主机根据待编址设备的类型，发送设备MVB端口、地址配置帧B1帧来配置待编址设备的MVB地址、端口功能；

处于待编址状态的MVB 1类设备，接收到B1帧后，即按照帧内容对自身状态进行配置；配置完成后，向MVB主机回复设备配置应答帧B2帧；

MVB主机根据接收到的B2帧判断待编址设备是否编址成功；编址成功，则发送编址预完成帧B3帧，以要求待编址设备完成自身编址，进入继续向下编址步骤；若接收到的B2帧判断设备编址未完成，或未接收到B2帧，则MVB主机重复从对外发送设备类型识别帧A1帧开始及以后的步骤，直至接收到合适的B2帧或超时；

MVB1类设备接收到B3帧时，认为自身的编址已经初步完成，需要打开自身的地址线以完成向下的进一步编址，此时 MVB1 类设备通过编址线采集传递模块将LINEB上拉到MVB_VCC，以将编址线信号向下传递，同时将自身置于编址预完成状态。

本发明中，当网络中有设备损坏无法上电时，其通讯信号线是连接在继电器的常闭触点上的，故障设备会被直接跳过；同时，在编址的过程中，MVB主机会发现识别到的实际网络拓扑与预定义的网络拓扑结构不一致，所有设备使用存储设备中保存的地址和端口配置完成编址，整个MVB网络将能够按照正确的配置方式运行。在实际使用过程中，MVB网络中的多个设备可能发挥着不同的作用，有的设备作用很关键，有的设备是起辅助作用的。当起辅助作用的设备损坏时，可以保证MVB网络的关键功能仍可以正常运行，不会因为某个非关键设备的损坏造成所有功能的缺失。

发明的有益效果：

现有的技术中，当网络中有某一个设备损坏时，需要首先将新的MVB1类设备设置成与故障设备相同的地址，再加入到新的网络中，地址设置的过程可能需要通过拨码开关，专用匹配电阻模块或通过运行专用软件的上位机进行设置的缺点。相对于现有技术来说，本发明在网络中有设备损坏需要修复时，只需要将新的MVB1类设备直接替换即可，无需经过繁琐的地址设置过程。不需要额外增加硬件设备进行地址配置，不需要使用子系统或其他设备、其他软件进行设备地址配置，可以灵活、可靠、无人工干预的的自动完成网络地址的动态配置，进而实现动态的网络配置，具有重要的推广价值。

附图说明

图1是MVB网络连接示意图；

图2是基于MVB总线的动态网络配置系统局部结构图；

图3是MVBA接口中的设备识别模块原理图；

图4是MVBB接口中的设备识别模块原理图；

图5是MVBA接口中的匹配电阻连接模块原理图；

图6是MVBB接口中的匹配电阻连接模块原理图；

图7为MVBA接口中的编址线状态采集与传递模块原理图；

图8为MVBB接口中的编址线状态采集与传递模块原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例 1

如图1和图2所示，本实施例提供一种基于MVB总线的动态网络配置系统，包括总线、至少两个总线设备，总线和总线设备通过设置在总线设备上的网络配置接口装置连接。

总线连接线包括信号线A_DATA_N、B_DATA_N，A_DATA_P、B_DATA_P，一组地线MVB_GND，一组MVB电源线MVB_VCC，一组编址线LINEA/B,一组设备识别线MatchRes_DetectA/B。总线设备为MVB1类设备和MVB主机；每个总线设备上设有两个网络配置接口装置，分别作为信号输入接口和信号输出接口；所述网络配置接口装置通过接口连接器与总线连接。如图1所示，MVBA接口和MVBB接口，为通信的信号输入接口和信号输出接口，两组接口是完全对称的，可以任意作为输入口，另外一个作为输出口。多个MVB设备通过这两组接口连接，实现MVB总线的级联连接。图2为基于MVB总线的动态网络配置系统局部结构图，以MVBA接口为例。

网络配置接口装置包括设备识别模块、匹配电阻连接模块以及编址线状态采集与传递模块。

如图3所示，为MVBA接口中设备识别模块的电路原理图。设备识别模块，用于采集来自设备识别线MatchRes_DetectA/B的信号，并将信号发送给CPU，以识别总线设备的连接状态。本实施例中，设备识别模块具体可以通过依次串联的RC滤波单元、逻辑门单元以及光电耦合单元来实现。RC滤波单元的输入端与设备识别线MatchRes_DetectA连接；光电耦合单元的输出端作为设备识别模块的输出端与CPU连接。其中MatchRes_DetectA为从MVBA口进来的设备识别线。默认状态下，当MatchRes_DetectA没有外部连接时，U22的1、2脚处于下拉状态，此时U22的4脚Y口为接地状态，U23的1脚和3脚导通，进一步的U23的6脚和4脚导通，此时CPU通过采集MVB_DetectA信号为低电平状态，判定设备识别线无效；对应的，当MatchRes_DetectA为高电平（MVB_VCC）时，U22的的1、2脚处于上拉状态，此时U22的4脚Y口为高电平状态，U23的1脚和3脚不导通，进一步的U23的6脚和4脚不导通，此时CPU通过采集MVB_DetectA信号为高电平状态，判定设备识别线有效；

同理，CPU可以通过MVBB口的MatchRes_DetectB脚状态来判断MVBB接口的设备识别线是否有效，对应的原理图如图4所示。

如图5所示，为MVBA接口中的匹配电阻连接模块的电路原理图。匹配电阻连接模块，用于接收来自CPU的信号，并根据CUP的信号进行匹配电阻的通断。匹配电阻连接模块包括CPU控制的自动开关元件以及匹配电阻；两组通信信号线通过与CPU控制的自动开关元件可选择地与接口连接器连通或与匹配电阻连通。

当CPU判定某一侧设备识别线有效时，即认为该侧还有MVB设备相连，此时则打开该侧的总线连接，关闭匹配电阻连接。

默认状态下，两组通信信号线连接到继电器K7和K8的常闭触点，该常闭触点与设备的对外连接器相连，此时所有信号处于通路状态。对于任意的MVB1~5类设备，可以通过CPU管脚控制MVB_X1_CS的电平状态来控制两组通信信号线的连接状态。当MVB_X1_CS为高电平时，继电器K7和K8动作，两组信号线连接到继电器常开触点，此时为匹配电阻连接状态，与接口连接器断开，信号处于断路状态。同理，如图6所示，为MVBB接口中的匹配电阻连接模块的电路原理图。

如图7所示，为MVBA接口中的编址线状态采集与传递模块的电路原理图。编址线状态采集与传递模块的电路原理图，用于将编址线LINEA/B信号传送给CPU，并根据接收CPU通过编址线信号的状态发送的信号，进行编址线LINEA/B信号电平处理。编址线状态采集与传递模块包括编址线采集单元和编址线传递单元；编址线采集单元包括自动开关元件、上拉电阻；信号输出端通过CPU控制的自动开关元件可选择地与上拉电阻单元通断；上拉电阻的电源输出端连接防反接保护元件，防反接保护元件与上拉电阻之间使用电感隔离；默认状态下，信号输出端与上拉电阻单元断开；编址线传递单元包括逻辑门芯片以及与逻辑门芯片串联的光电耦合器；与逻辑芯片的输入端与识别线连接，光电耦合器的输出端作为编址线状态采集与传递模块的输出端与CPU连接。

其中，LINE_A表示通过MVBA口连接进来的编址线，默认连接到继电器K1的常闭触点，继电器K1默认处于不动作状态。当没有外部信号进来时，K1的常闭触点为悬空状态，LINEA处于下拉状态，此时与门U15的Y脚输出处于接地状态，进一步的光电耦合器TLP127处于导通状态，总线设备的CPU采集到的MVB_SYSID0为低电平状态，此时CPU判定编址线A无效。

当需要将编址线状态传递出去时，CPU通过将MVB_IDON0设置为高电平，则导通三极管Q2，此时继电器K1的12脚与地接通，有电流通过1脚经线圈流向12脚进而进入地，继电器K1导通，LINEA被连接到继电器K1常开触点，此时LINEA电平被上拉到MVB_VCC。

同理，LINE_B默认也处于无效状态，可以通过动作继电器K2来上拉到MVB_VCC，MVBB接口中的编址线状态采集与传递模块原理图如图8所示。

本发明除了对MVB连接总线的设计，在MVB通信硬件接口中相应地设计了网络配置接口装置，可以识别来自外部的LINEA/B信号是否有效，也可以通过网络配置接口装置MVB硬件系统给出有效或无效的LINEA/B信号；同时，该网络配置接口装置还可以通过设备识别线来识别是否有设备与本端相连，以判定是否应该打开MVB通信线或者挂载上匹配电阻终端。可以灵活、可靠、无人工干预的的自动完成网络地址的动态配置，进而实现动态的网络配置，具有重要的推广价值。

实施例 2

本实施例提供一种基于MVB总线的动态网络配置方法，包括以下步骤。

S1.对于MVB网络中的所有设备，初次上电后，首先各自检测自身MVBA接口和MVBB接口中的设备识别线，当MVBA口设备识别线有效时，则表示该设备A侧有其他设备相连，将继电器K7，K8置于不动作状态，A侧通信线处于通路状态；当MVBA口设备识别线无效时，则表示A侧没有其他设备，此时A侧为MVB总线的终点，此时控制继电器K7，K8动作，将通信信号线连接到匹配电阻端，与外部连接器断开；对于MVBB口，所有的检测和控制操作也是对称的，对设备识别线的状态检测同时需要使用硬件滤波和软件滤波以避免瞬间的干扰信号造成误动作，硬件滤波使用RC滤波，软件滤波使用移动窗口滤波。

S2.所有设备将控制编址线的继电器K1、K2置于不动作状态。

S3.当MVB总线中的MVB2~5类设备（以下简称MVB主机）接收到MVB总线组网命令时，开始进行动态网络配置过程。该命令可以来源于应用软件或MVB2~5类设备的外部信号采集。

S4.MVB主机通过消息命令向网络中的所有设备广播准备组网的命令，该广播命令以100ms间隔连续发送三次；所有总线设备接收到该广播命令后，即通过重新上电或者软件复位的方式，将自身从原有的总线状态中切出，进入MVB从设备工作状态，等待被MVB主机组网。

S5.MVB主机从MVBA口开始组网。MVB主机通过CPU控制K1继电器动作，此时编址线LINEA被上拉到MVB_VCC；此时距离MVBA最近的MVB 1类设备会采集到与MVB主机连接的一侧的编址线（可能是LINEA，也可能是LINEB，两者是对称的，此处为简化流程，统一按LINEA说明）有效，同时另一侧编址线无效。

S6.MVB主机对外发送设备类型识别帧A1帧，当某一MVB1类设备接收到A1帧，且两组编址线有且仅有一组有效时，该设备处于被编址状态，则将自身置于待编址状态，并立即向MVB主机回复设备类型应答帧A2帧；

当MVB主机接收到A2帧时，即已确定目前待编址的MVB1类设备的类型，MVB主机根据待编址设备的类型，发送设备MVB端口、地址配置帧B1帧来配置待编址设备的MVB地址、端口功能。

S7.处于待编址状态的MVB 1类设备，接收到B1帧后，即按照帧内容对自身状态进行配置，配置完成后，向MVB主机回复设备配置应答帧B2帧。

S8.MVB主机根据接收到的B2帧判断待编址设备是否编址成功，编址成功，则发送编址预完成帧B3帧，以要求待编址设备完成自身编址，进入继续向下编址步骤；若接收到的B2帧判断设备编址未完成，或未接收到B2帧，则重复第6步直至接收到合适的B2帧或超时。

S9.MVB1类设备接收到B3帧时，认为自身的编址已经初步完成，需要打开自身的地址线以完成向下的进一步编址，此时 MVB1 类设备通过CPU控制继电器K2动作，将LINEB上拉到MVB_VCC，以将编址线信号向下传递，同时将自身置于编址预完成状态。

S10.MVB主机重复第6~9步，以扫描并将所有处于A侧的MVB1类设备编址，直至超时无法收到A2帧，此时标志着A侧所有MVB1类设备均被编址完成，进入步骤S11。

S11.MVB主机从MVBB口开始组网。MVB主机通过CPU控制K2继电器动作，此时编址线LINEB被上拉到MVB_VCC；此时距离MVBB最近的MVB 1类设备会采集到一侧的编址线（可能是LINEA，也可能是LINEB，两者是对称的，此处为简化流程，统一按LINEA说明）有效，同时另一侧编址线无效。

S12.MVB主机重复步骤S6~S9，以扫描并将所有处于B侧的MVB 1类设备编址，直至超时无法收到A2帧，则标志着B侧所有MVB1类设备均被编址完成；所有设备编址完成，进入步骤S13。

S13.所有设备编址完成，MVB主机将扫描到的网络拓扑结构与预定义的网络拓扑结构进行比较，若拓扑结构一致，则发送编址完成，信息储存帧B3帧，所有处于编址预完成状态设备收到B3帧后，将自身置于编址完成状态，并保存自身的端口状态、地址信息到存储设备中，进入正常MVB总线工作状态；完成MVB动态编址过程；若拓扑结构不一致，则发送网络拓扑不全残缺运行通知帧B5帧，所有MVB1类设备收到B5帧时，则步使用本次编址的地址和端口配置运行，改为使用存储设备中已经存储的地址和端口配置完成编址。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于MVB总线的动态网络配置系统，其特征在于，包括总线、至少两个总线设备，总线和总线设备通过设置在总线设备上的网络配置接口装置连接；所述总线包括两组通信信号线、电源线、接地线、编址线LINEA/B以及设备识别线MatchRes_DetectA/B；所述网络配置接口装置包括设备识别模块、匹配电阻连接模块以及编址线状态采集与传递模块；

所述设备识别模块，用于采集来自设备识别线MatchRes_DetectA/B的信号，并将信号发送给总线设备的CPU，以识别总线设备的连接状态；

所述匹配电阻连接模块，用于接收来自CPU的信号，并根据CUP的信号进行匹配电阻的通断；

所述编址线状态采集与传递模块，用于将编址线LINEA/B信号传送给CPU，并根据接收CPU通过编址线信号的状态发送的信号，进行编址线LINEA/B信号电平处理。

2.根据权利要求 1 所述的基于MVB总线的动态网络配置系统，其特征在于，所述总线设备为MVB1类设备和MVB主机；每个总线设备上设有两个网络配置接口装置，分别作为信号输入接口和信号输出接口；所述网络配置接口装置通过接口连接器与总线连接。

3.根据权利要求 2 所述的基于MVB总线的动态网络配置系统，其特征在于，所述设备识别模块包括依次串联的RC滤波单元、逻辑门单元以及光电耦合单元；RC滤波单元的输入端与设备识别线MatchRes_DetectA/B连接；光电耦合单元的输出端作为设备识别模块的输出端与CPU连接。

4.根据权利要求 2 所述的基于MVB总线的动态网络配置系统，其特征在于，所述匹配电阻连接模块包括CPU控制的自动开关元件以及匹配电阻；所述两组通信信号线通过与CPU控制的自动开关元件可选择地与接口连接器连通或与匹配电阻连通；优选地，默认状态下，所述两组通信信号线通过自动开关元件与接口连接器连接。

5.根据权利要求 2所述的基于MVB总线的动态网络配置系统，其特征在于，所述编址线状态采集与传递模块包括编址线采集单元和编址线传递单元；

所述编址线采集单元包括自动开关元件、上拉电阻；信号输出端通过CPU控制的自动开关元件可选择地与上拉电阻单元通断；上拉电阻的电源输出端连接防反接保护元件，防反接保护元件与上拉电阻之间使用电感隔离；优选地，默认状态下，信号输出端与上拉电阻单元断开；

所述编址线传递单元包括逻辑门芯片以及与逻辑门芯片串联的光电耦合器；所述与逻辑芯片的输入端与识别线连接，所述光电耦合器的输出端作为编址线状态采集与传递模块的输出端与CPU连接。

6.一种应用了权利要求1至5任意一项权利要求所述基于MVB总线的动态网络配置系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.初次上电后，MVB网络中的所有总线设备，分别检测各自的信号输入接口和信号输出接口中的设备识别线；将两个接口命名为MVBA接口和MVBB接口；MVBA接口连接有其他总线设备，称为A侧连接有其他设备；同理，MVBB接口连接有其他总线设备，称为B侧连接有其他设备；

当MVBA接口或MVBB接口中的设备识别线有效时，则表示设备的A侧或B侧有其他总线设备，相应地将MVBA接口或MVBB接口中的通信线置于通路状态；

当MVBA接口或MVBB接口的设备识别线无效时，则表示设备的A侧或B侧没有连接其他总线设备，判定相应的接口所在设备为MVB总线的终点，此时将通信信号线连接到匹配电阻端，与外部接口连接器断开；

S2.将所有总线设备的编址线置于无效状态；

S3.当MVB总线中的MVB主机接收到MVB总线组网命令，开始进行动态网络配置过程；

S4.MVB主机通过消息命令向网络中的所有设备广播准备组网的命令，所有总线设备接收到该广播命令后，即通过重新上电或者软件复位的方式，将自身从原有的总线状态中切出，进入MVB从设备工作状态，等待被MVB主机组网；

S5.MVB主机从MVBA接口开始组网；MVB主机通过控制编址线状态采集及传递单元将编址线LINEA上拉到MVB_VCC；此时距离MVBA最近的MVB 1类设备会采集到与MVB主机连接的一侧的编址线有效，同时另一侧编址线无效；

S6.进行设备识别和编址过程；MVB主机向MVB1类设备依次发送设备类型识别帧A1帧，设备MVB端口、地址配置帧，编址预完成帧；MVB主机发送设备类型识别帧A1帧后，需每次接收到MVB1类相应的应答帧后再向MVB1类设备发送下一个消息数据帧；当自身的编址完成，打开自身的地址线以完成向下的进一步编址；

S7.MVB主机重复步骤S6，以扫描并将其他所有处于A侧的MVB1类设备编址，直到A侧所有MVB1类设备均被编址完成；

S8.按照步骤S5~S7所述，同理从MVBB接口开始组网,对B侧所有MVB1类设备扫描并将所有处于B侧的MVB 1类设备编址，直至B侧所有MVB1类设备均被编址完成；所有设备编址完成；

S9.所有设备编址完成，MVB主机将扫描到的网络拓扑结构与预定义的网络拓扑结构进行比较；

若拓扑结构一致，则发送消息数据编址完成，信息储存帧B3帧，所有处于编址预完成状态设备收到B3帧后，将自身置于编址完成状态，并保存自身的端口状态、地址信息到存储设备中，进入正常MVB总线工作状态；完成MVB动态编址过程；

若拓扑结构不一致，则发送网络拓扑不全残缺运行通知帧B5帧，所有MVB1类设备收到B5帧时，则步使用本次编址的地址和端口配置运行，改为使用存储设备中已经存储的地址和端口配置完成编址。

7.根据权利要求 6所述的基于MVB总线的动态网络配置系统的方法，其特征在于，

所述步骤S1中，当总线主机检测到设备识别模块输出端信号为高电平状态，判定设备识别线有效；

所述步骤S2中，当总线主机检测到编址线状态采集和传递模块的输出端信号为低电平时，判定编址线为无效状态。

8.根据权利要求 6所述的基于MVB总线的动态网络配置系统的方法，其特征在于，所述步骤S1中，对设备识别线的状态检测同时需要使用硬件滤波和软件滤波以避免瞬间的干扰信号造成误动作；所述硬件滤波使用RC滤波，所述软件滤波使用移动窗口滤波。

9.根据权利要求 6所述的基于MVB总线的动态网络配置系统的方法，其特征在于，所述步骤S4中，广播命令以100ms间隔连续向所有设备发送三次。

10.根据权利要求 7至9任意一项所述的基于MVB总线的动态网络配置系统的方法，其特征在于，所述步骤S6中：

MVB主机对外发送设备类型识别帧A1帧，当某一MVB1类设备接收到A1帧，且两组编址线有且仅有一组有效时，该设备处于被编址状态，则将自身置于待编址状态，并立即向MVB主机回复设备类型应答帧A2帧；

当MVB主机接收到A2帧时，即已确定目前待编址的MVB1类设备的类型；MVB主机根据待编址设备的类型，发送设备MVB端口、地址配置帧B1帧来配置待编址设备的MVB地址、端口功能；

处于待编址状态的MVB 1类设备，接收到B1帧后，即按照帧内容对自身状态进行配置；配置完成后，向MVB主机回复设备配置应答帧B2帧；

MVB主机根据接收到的B2帧判断待编址设备是否编址成功；编址成功，则发送编址预完成帧B3帧，以要求待编址设备完成自身编址，进入继续向下编址步骤；若接收到的B2帧判断设备编址未完成，或未接收到B2帧，则MVB主机重复从对外发送设备类型识别帧A1帧开始及以后的步骤，直至接收到合适的B2帧或超时；

MVB1类设备接收到B3帧时，认为自身的编址已经初步完成，需要打开自身的地址线以完成向下的进一步编址，此时 MVB1 类设备通过编址线采集传递模块将LINEB上拉到MVB_VCC，以将编址线信号向下传递，同时将自身置于编址预完成状态。