CN2845324Y - 基于fpga的mvb一类设备网卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于FPGA的MVB一类设备网卡，其特征在于该网卡包括曼彻斯特编解码模块，通信存储模块、逻辑控制模块和PC104接口模块，其中所述的曼彻斯特编解码模块、逻辑控制模块和PC104接口模块之间以及通信存储模块和逻辑控制模块之间可实现双向通讯；曼彻斯特编解码模块的一端通过物理接口与MVB总线连接；PC104接口模块的一端通过PC104总线与主机CPU连接。本实用新型是一种符合IEC－61375的网络产品，与现有技术中的MVBC集成电路网卡比较，具有电路结构简单可靠，可方便升级等多种特性，适宜在同一车辆中或固定重联的不同车辆中的标准设备的互联控制中使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及网络互连设备，尤其涉及MVB列车网络控制中基于FPGA(现场可编程门阵列微处理器)的MVB一类设备网卡，是一种符合IEC-61375标准的网络产品。
背景技术
MVB是将位于同一车辆中或固定重联的不同车辆中的标准设备连接到列车通信网络上的车辆总线。MVB采用主一从方式，介质访问由总线上唯一的主设备集中控制。主设备将总线的带宽分为两部分，即周期性的固定分配的部分称周期相，和按需分配的部分称偶发相。周期相传送过程数据，偶发相传送消息数据。MVB中的设备可以分为0-5类共6种类型，其中，0类设备不具有数据通信能力，主要包括中继器和总线耦合器等；1类设备具有过程数据性能和设备状态响应性能；2/3/4/5类设备除具有1类设备的性能外，还具有消息数据性能，其中4类和5类设备还具有总线管理能力，可以作为总线主。
MVB中大量应用的设备是有过程数据传输能力的1类设备。1类设备可以带有处理器，也可不带处理器。在模块化MVB网络中，1类设备主要作为传感执行单元，只进行数据的采集和传输，不进行处理，因此可以单独用FPGA和简单外围的电子电路实现网络传输和控制功能，不需要CPU。在机箱结构中，CPU、网卡以及输入输出单元作为单独的插件插在机箱内，由总线连接，网卡只用于通信功能。
目前，国内尚无PC104接口的MVB网卡，其他厂商有一些自定义接口的MVB网卡，只能与自己的CPU相连，而PC104是通用总线，可以和任意符合PC104的CPU相连。目前，已有很多厂商提供PC104接口的CPU板，因此，基于PC104接口的MVB网卡通用性较强，可以单独成为产品。另外，目前的MVB网卡基本是以专用芯片MVBC01为核心设计的，由于MVBC01芯片出现得较早，存在一些与IEC61375不符合的地方，如：MVBC01中，设备状态传送中设备状态报告字(DSR)的15-12位为“1111”，而IEC-61375规定为“0000”；MVBC01的帧尾格式不符合物理层为EMD的帧尾格式，不能用于EMD网络中。
发明内容
在列车通信网络中，应用最多的是一类设备，本实用新型的目的就是以FPGA为核心，设计了一种符合IEC-61375协议要求的MVB一类设备网卡，本实用新型的技术解决方案是这样实现的：
一种基于FPGA的MVB一类设备网卡，其特征在于包括曼彻斯特编解码模块，通讯存储模块，逻辑控制模块和PC104接口模块，其中所述的曼彻斯特编解码模块、逻辑控制模块和PC104接口模块之间以及通信存储模块与逻辑控制模块之间均可实现双向通讯；曼彻斯特编解码模块的一端通过物理接口与MVB总线连接；PC104接口模块的一端通过PC104总线与主机CPU连接。
所述的曼彻斯特编解码模块由编码器和解码器组成，其中的编码器负责将逻辑控制模块送来的数据转换为曼彻斯特码，并加上帧头帧尾；解码器则根据对线路信号的监测，适时对其后的曼彻斯特码数据进行解码，并转换为逻辑数据送给逻辑控制模块。
所述的通信存储器由RAM中的预设区域构成，由主控CPU通过PC104接口将端口属性值写入相应句柄的端口属性寄存器中。
所述的逻辑控制模块在读出解码器送来的数据后，比较端口属性值，将端口有效标志置位，适时将通信存储器中对应端口的数据写入曼彻斯特解码器或者从曼彻斯特解码器将数据读入通信存储器。
所述的通信存储器与逻辑控制模块的数据交换方式包括对于源端口(通信存储器端口)，由逻辑控制器发送启动命令，加从帧帧头，将数据按8位宽度依次读取，送给曼彻斯特解码器，经过规定的位长后，附加一个CRC校验码；对于宿端口，需将解码后的数据信号读入，写到PC104接口模块的临时缓存区内，经过规定的位长，将读入的CRC校验码与自身生成的CRC校验码比较，依其正确或错误而将缓存区内的数据存入或者不存入过程数据存储区。
所述的PC104接口模块由PC104接口模块构成，其功能是将PC104接口或通信存储器上的数据进行缓存，以及起三态缓冲作用，实现将逻辑控制模块传来的数据输出到PC104总线上，同时将PC104总线写入的数据输出给控制逻辑。
与现有技术相比较，本实用新型的优点主要表现在：
(1)现有技术采用MVBC方案要再加逻辑电子电路或CPLD作为其与总线之间的转换，而使用一片FPGA微处理器即可实现一类设备功能及PC104总线接口转换功能，电路设计简单和可靠。
(2)由于用MVBC实现MVB网卡，需要在宿主上的BSP软件中对其进行初始化，因为MVBC中的寄存器过于繁多，将增加BSP的复杂度。用FPGA实现，只需进行简单的IO操作。
(3)FPGA方式升级方便，对于一些简单IO采集功能或模块式设备，可以完全用FPGA实现CPU功能，从而不需要CPU板，简化结构。用FPGA可以实现IO输入输出、AD转换控制，PWM输入输出、计数器等功能。
(4)以FPGA为核心既可以实现物理层为ESD的帧格式，也可以实现物理层为EMD的帧格式。
附图说明
图1是本实用新型的一类网卡结构框图。
图2是本实用新型的控制逻辑状态图。
图3是宿主端软件框图。
图1是本实用新型的说明书摘要附图。
具体实施方式
如图所示，一种基于FPGA的MVB一类设备网卡，通过PC104总线和宿主CPU板通信。MVB链路层数据以帧为基本单位，除帧头帧尾外，MVB的数据帧全部为标准曼彻斯特码。根据帧为主帧或从帧，帧头有不同的编码。MVB的帧尾为0.75BT+125nS的低电平。
曼彻斯特编解码器由编码器和解码器两部分组成。编码器负责将逻辑控制模块送来的数据转换为曼彻斯特码，并加上帧头帧尾。解码器监测线路电平的下降沿并作为每一个帧的开始，判断帧头数据正确后，对其后的曼彻斯特码数据进行解码，转换为正常的逻辑数据，送给控制逻辑。为实现具有110个256位过程数据的存储，在RAM中开辟110×256位空间。每个过程数据所占地址范围是连续的256位空间，依据其端口句柄号(handle)在RAM中分配固定的起始地址，因此每个端口的存储空间为其起始地址开始的256位，无论端口实际大小，其对应的起始地址不变。在宿主软件初始化时由CPU通过PC104接口将端口属性值写入到对应的句柄的端口属性寄存器中。
曼彻斯特解码器接收每一个主帧，并将其输出给控制逻辑，控制逻辑将其读出并与本设备的各端口属性值进行比较。如果相同则将对应端口的“端口有效标志”置位。端口有效置位后，在协议限定的时间范围内(源端口2-6uS内发送从帧，宿端口忽略1.3mS之后的从帧)，将通信存储器中对应端口的数据写入曼彻斯特编解码器(源)或从曼彻斯特编解码器中将数据读入通信存储器(宿)。通信存储器和曼彻斯特编解码器之间通过控制逻辑联系。对于源端口，控制逻辑首先给曼彻斯特编解码器发送启动命令，曼彻斯特编解码器自动加上一个从帧帧头，然后控制逻辑将通信存储器中的数据按8位宽度依次读取，送给曼彻斯特编码器，经过规定的位长后，附加一个8位的CRC校验(大于64位的数据每64位附加一个8位CRC校验，小于等于64位的数据在数据末尾附加一个8位CRC校验)。对于宿端口，控制逻辑将曼彻斯特编解码器解码后的信号读入，写到临时缓存区内，每经过规定的位长，即读入一个8位的CRC校验，将读入的CRC校验与自身产生的CRC校验进行比较，如不一致则置位“信号错误”标志，缓存区内的数据不存入过程数据存储器内；如果整个数据都无CRC错误，则将缓存区的数据依次存入过程数据存储区内。控制逻辑还用于PC104接口和通信存储器之间的数据传递，PC104接口读写比MVB优先级低，仅在无本设备过程数据时才进行PC104数据读写。
PC104接口控制模块主要实现将PC104接口或通信存储器上的数据进行缓存，另外起三态缓冲作用。接口控制模块将控制逻辑传来的数据输出到PC104总线上，同时将PC104总线写入的数据输出给控制逻辑。与PC104的接口只需使用8位数据方式，即只用到连接器的A行和B行。宿主对网卡的操作只需进行I/O读写，不需要中断信号、存储器读写信号。
Claims (1)
1、一种基于FPGA的MVB一类设备网卡，其特征在于包括曼彻斯特编解码模块，通讯存储模块，逻辑控制模块和PC104接口模块，其中所述的曼彻斯特编解码模块、逻辑控制模块和PC104接口模块之间以及通信存储模块与逻辑控制模块之间均可实现双向通讯；曼彻斯特编解码模块的一端通过物理接口与MVB总线连接；PC104接口模块的一端通过PC104总线与主机CPU连接。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103558813A (zh) * | 2013-08-29 | 2014-02-05 | 清华大学 | 用于记录mvb网络物理层数据帧的记录方法及记录装置 |
| CN103558812A (zh) * | 2013-08-29 | 2014-02-05 | 清华大学 | 基于fpga和arm的mvb网络四类设备网卡 |
| CN103870418A (zh) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | 中国科学院软件研究所 | 一种基于pc104接口的在线配置方法及系统 |
| CN104346978A (zh) * | 2013-07-23 | 2015-02-11 | 华中科技大学 | 一种基于fpga的微机接口硬件实验平台 |
| CN104678918A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 北车大连电力牵引研发中心有限公司 | 基于pc104总线的canopen主控设备及控制方法 |
| CN104717114A (zh) * | 2013-12-17 | 2015-06-17 | 北车大连电力牵引研发中心有限公司 | Mvb接口板卡 |
| CN111857021A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-10-30 | 蜂马（上海）网络科技有限公司 | 一种使用wifi通讯的物联网网卡及座椅终端通讯系统 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103870418A (zh) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | 中国科学院软件研究所 | 一种基于pc104接口的在线配置方法及系统 |
| CN104346978A (zh) * | 2013-07-23 | 2015-02-11 | 华中科技大学 | 一种基于fpga的微机接口硬件实验平台 |
| CN103558813A (zh) * | 2013-08-29 | 2014-02-05 | 清华大学 | 用于记录mvb网络物理层数据帧的记录方法及记录装置 |
| CN103558812A (zh) * | 2013-08-29 | 2014-02-05 | 清华大学 | 基于fpga和arm的mvb网络四类设备网卡 |
| CN103558812B (zh) * | 2013-08-29 | 2015-12-09 | 清华大学 | 基于fpga和arm的mvb网络四类设备网卡 |
| CN104678918A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 北车大连电力牵引研发中心有限公司 | 基于pc104总线的canopen主控设备及控制方法 |
| CN104678918B (zh) * | 2013-11-28 | 2017-09-19 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 基于pc104总线的canopen主控设备及控制方法 |
| CN104717114A (zh) * | 2013-12-17 | 2015-06-17 | 北车大连电力牵引研发中心有限公司 | Mvb接口板卡 |
| CN111857021A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-10-30 | 蜂马（上海）网络科技有限公司 | 一种使用wifi通讯的物联网网卡及座椅终端通讯系统 |
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Owner name: CHINA CNR CORPORATION LIMITED DALIAN ELECTRIC TRAC Free format text: FORMER OWNER: NORTH CHINA CO. Effective date: 20090410 |
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Effective date of registration: 20090410 Address after: No. 51, middle The Strip, Shahekou District, Liaoning, Dalian Province, China: 116022 Patentee after: Dalian Electric Traction Research & Development Center of China North Locomotive Co., Ltd. Address before: Beijing City, Fengtai District Fong City Park District building 15, zip code: 100076 Patentee before: China CNR Corporation Limited |
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Granted publication date: 20061206 Termination date: 20100427 |