一种轨道列车MVB通信协议分析装置论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种轨道列车MVB通信协议分析装置，包括MVB主站、MVB从站、MVB分析控制单元、MVB监测单元和MVB日志数据管理单元，所述MVB分析控制单元检测MVB主站和从站之间的通信状态并判断其所接收的通信数据是否存在异常；所述MVB日志数据管理单元用来存储MVB主站和从站之间的数据交互的日志文件。所述MVB监测单元接收MVB分析控制单元发送的通信状态检测结果及数据后，对接收的数据进行分析，并与预先存储的MVB数据进行比对，最终MVB通信协议分析装置将数据转换为可读文件并展示在屏幕上以提供实时的诊断和快速的分析；针对不需要分析的字节，则将多余的字节隐藏，从而减少不必要的信息干扰。

主设计要求

1.一种轨道列车MVB通信协议分析装置，包括MVB主站（4）和多个MVB从站（6a，6b，6c…6n），MVB分析控制单元（8），MVB监测单元（10），MVB日志数据管理单元（12），其特征在于，所述MVB分析控制单元（8）配置为检测所述MVB主站（4）和所述MVB从站（6a）之间的数据交互，以及分别单独检测来自所述MVB从站（6a，6b，6c…6n）的数据；所述MVB监测单元（10）接收MVB分析控制单元（8）发送的通信状态检测结果数据后，对接收的数据进行分析，并将其与预先存储的MVB数据进行比对后，最终将包含检测信息的结果传递给外部界面及多个MVB从站；所述MVB日志数据管理单元（12）用于存储MVB主站（4）和MVB从站（6a，6b，6c…6n）之间数据交互的日志文件。

设计方案

2.根据权利要求1所述的轨道列车MVB通信协议分析装置，其特征在于，所述MVB分析控制单元（8）包括：闪存（20），所述闪存（20）具有能够检测是否有数据传输\/接收异常的程序；所述MVB分析控制单元（8）还包括用于存储闪存（2）中的MVB通信异常检测程序数据的SRAM（22）以及用于接收MVB主站和MVB从站之间交互数据的转换单元（24），所述转换单元还用于将交互数据转换为可供MVB通信异常检测程序所检测的数据；以及，RS485驱动器（26），其受控制器（30）控制并接收转换单元（24）所发送的数据，并将控制器（30）和转换单元（24）连接。

3.根据权利要求2所述的轨道列车MVB通信协议分析装置，其特征在于：所述控制器（30）包括：连接至MVB总线的第一滤波器（32a），所述第一滤波器（32a）用于对来自MVB主站的信号进行过滤；第一解码器（34a），所述第一解码器（34a）用于对第一滤波器（32a）进行解码；第一序列检验单元（36a），用于对来自主站接收控制器（38）的轨道交通通信数据进行序列检验，其中，所述主站接收控制器（38）用于将来自第一解码器（34a）的数据传送至第一序列检验单元（36a），并驱动第一序列检验单元（36a）检验是否存在序列异常；第二滤波器（32b），其连接至MVB总线，并对来自MVB从站的信号进行过滤；第二解码器（34b），所述第二解码器（34b）对第二滤波器（32b）进行解码；第二序列检验单元（36b），用于对来自从站接收控制器（40）的轨道交通通信数据进行序列检验，其中所述从站接收控制器（40）用于将来自第二解码器（34b）的数据传送至第二序列检验单元（36b），并驱动第二序列检验单元（36b）检验是否存在序列异常；数据包中继控制单元（42），用于接收来自主站接收控制器（38）以及从站接收控制器（40）的数据，并与外部设备交互。

4.根据权利要求2所述的轨道列车MVB通信协议分析装置，其特征在于：所述控制器（30）通过外部界面（28）将信息传递至外部显示屏。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及轨道列车MVB检测及分析技术领域，具体涉及一种轨道列车MVB通信协议分析装置。

背景技术

TCN-Train Communication Network 列车通信网络是列车分布式控制系统之上发展起来的列车控制、诊断信息数据的网络。列车网络控制系统作为现代列车的关键技术之一，已在世界范围内得到广泛的应用。经过多年的发展，在ABB公司，西门子公司DIN43322以及意大利CD50等运行经验的基础上，欧洲制定了列车通信标准-IEC61375，并正式将其设为国际标准。TCN包括用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB（多功能列车总线）以及列车级通信网络WTB（绞线式列车总线）。然而，由于各个车辆设备的生产商不同，在利用MVB通信网络进行数据交互时，经常会出现各种争端、通信错误、数据丢失及接口问题。传统做法是在MVB通信网络中采用调试端口来验证交互数据，并利用示波器对波形进行分析，从而判断通信数据是否正常。然而，由于MVB通信速度较快，当利用示波器对波形进行分析时，会出现MVB从站无法响应的问题，并且由于其分析时间较长，也很难在列车停运时快速分析列车是否正常运营。并且，由于目前国内轨道列车采用了大量本土的元件，因此，也就需要提供一种有效的MVB通信协议分析装置来检测各部件之间的通信数据是否能够准确的交互，从而提高列车运营的安全性以及通信检测的便捷性和效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种轨道列车MVB通信协议分析装置，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型的轨道列车MVB通信协议分析装置的技术方案如下：

列车MVB通信协议分析装置包括MVB主站和多个MVB从站，MVB分析控制单元，MVB监测单元，MVB日志数据管理单元， MVB分析控制单元配置为检测所述MVB主站和所述MVB从站之间的数据交互，以及分别单独检测来自所述MVB从站的数据；

进一步地，所述MVB监测单元接收MVB分析控制单元发送的通信状态检测结果数据后，对接收的数据进行分析，并将其与预先存储的MVB数据进行比对后，最终将包含检测信息的结果传递给外部界面及多个MVB从站；所述MVB日志数据管理单元用于存储MVB主站和MVB从站之间数据交互的日志文件；

进一步地，MVB分析控制单元包括闪存，所述闪存具有能够检测是否有数据传输\/接收异常的程序；所述MVB分析控制单元还包括用于存储闪存中的MVB通信异常检测程序数据的SRAM以及用于接收MVB主站和MVB从站之间交互数据的转换单元，所述转换单元还用于将交互数据转换为可供MVB通信异常检测程序所检测的数据；MVB分析控制单元还包括RS-485驱动器，其受控制器控制并接收转换单元所发送的数据，并将控制器和转换单元连接；

进一步地，控制器包括连接至MVB总线的第一滤波器，所述第一滤波器用于对来自MVB主站的信号进行过滤；第一解码器，所述第一解码器用于对第一滤波器进行解码；第一序列检验单元，用于对来自主站接收控制器的轨道交通通信数据进行序列检验，其中，所述主站接收控制器用于将来自第一解码器的数据传送至第一序列检验单元，并驱动第一序列检验单元检验是否存在序列异常；

进一步地，控制器还包括第二滤波器，其连接至MVB总线，并对来自MVB从站的信号进行过滤；第二解码器，所述第二解码器对第二滤波器进行解码；第二序列检验单元，用于对来自从站接收控制器的轨道交通通信数据进行序列检验，其中所述从站接收控制器用于将来自第二解码器的数据传送至第二序列检验单元，并驱动第二序列检验单元检验是否存在序列异常；数据包中继控制单元，用于接收来自主站接收控制器以及从站接收控制器的数据，并与外部设备交互。

进一步地，控制器通过外部界面将信息传递至外部显示屏。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：

通过本实用新型的设备，将MVB主站和MVB从站之间进行通信连接，MVB分析控制单元检测主站和从站之间的通信状态，MVB监测单元将预先存储的MVB数据和接收的检测数据进行比对，从而实时、快速地实现对通信系统的诊断和检测，且能够克服现有技术检测时间较长、分析不准确等技术问题。MVB分析控制单元中的控制器还将检测到的信息传递给外部界面，从而便于检修人员有效、实时地对MVB总线数据进行监测。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本实用新型MVB通信协议分析装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型MVB分析控制单元的结构示意图；

图3为本实用新型MVB控制器的结构示意图；

附图标记说明：

2为MVB通信协议分析装置，4为MVB主站，6a，6b，6c…6n为MVB从站，8为MVB分析控制单元，10为MVB监测单元，12为MVB日志数据管理单元，20为闪存，22为SRAM，24为转换单元，26为RS485驱动器，28为外部界面，30为控制器，32a为第一滤波器，32b为第二滤波器，34a为第一解码器，34b为第二解码器，36a为第一序列检验单元，36b为第二序列检验单元，38为主站接收控制器，40为从站接收控制器，42为数据包中继控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本发明的轨道列车MVB通信协议分析装置的具体实施例，如图1至图3所示。

本实施例中，采用的MVB通信协议为国际标准，其中包含了总线系统，其通信速率为1.5Mbps，其包含了过程数据，消息数据例如广播，以及检测数据，并包含了电气中距离介质（EMD）；其中EMD采用屏蔽双绞线，允许使用变压器进行电气隔离，其抗阻为120.0X（1±10%）Ω，其中，帧数据可以为16\/32\/64\/128或256数据。

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。图1为本实用新型MVB通信协议分析装置的整体结构示意图。本实用新型的MVB通信协议分析装置2通过检测MVB主站和MVB从站之间的交互数据，从而确定需要被检测的端口。此外，所述MVB通信协议分析装置2还通过抓取对应端口的数据，并确定是否准确的数据被传送至各功能端口。

具体而言，如图1所示，本实用新型的MVB通信协议分析装置2包括MVB从站6a，6b，6c…6n和MVB主站4，一个MVB分析控制单元8，一个MVB监测单元10，一个MVB日志数据管理单元12。

其中，所述MVB分析控制单元8配置为通过检测MVB主站4和MVB从站6a，之间的数据交互，以及检测来自MVB从站6a，6b，6c…6n的数据，从而检测列车营运通信状态。所述MVB监测单元10接收MVB分析控制单元8发送的通信状态检测结果及数据后，对接收的数据进行分析，并与预先存储的MVB数据进行比对。所述MVB日志数据管理单元12存储MVB主站4和MVB从站6a，6b，6c…6n之间数据交互的日志文件，与此同时，MVB分析控制单元8将MVB主站4和MVB从站6a，6b，6c…6n之间的通信线路并入到EMD（电气中距离）之中。此外，上述MVB监测单元10还基于端口将多个MVB从站6a，6b，6c…6n进行分类和定义，从而实现MVB监测单元基于端口的MVB通信分析，便于检修人员及时获知异常MVB从站。

下面，结合附图2对本实用新型做进一步地说明。图2为图1中MVB通信分析控制单元的8的具体结构说明。

如图2所示，MVB分析控制单元8包括一个闪存20，其中所述闪存20具有相应的通信线路以及能够检测是否有数据传输\/接收异常的程序；还具有一个SRAM（静态随机存储器）22，用于存储上述闪存20中的MVB通信异常检测程序数据；还包括一个转换单元24，用于接收MVB主站4和MVB从站6a，6b，6c…6n之间的交互数据，同时用于将该交互数据转换为可供MVB通信异常检测程序所检测的数据；还包括一个RS485驱动器26，其受控制器30控制并接收转换单元24所发送的数据，并将控制器30和转换单元24连接从而实现控制器30和转换单元24之间的数据交互。进一步地，控制器30通过外部界面28将信息与外部分享，其中，外部界面可以是显示屏等。

更进一步地，附图3为本实用新型图2中MVB控制器30的进一步结构示意图，其中，控制器30还用于分析MVB主站4和MVB从站6a，6b，6c…6n的通信数据，并提取出通信数据，从而上述通信数据可以被监测，并与MVB监测单元10交互，其中，MVB主站4和MVB从站6a，6b，6c…6n数据被分别接收。

具体而言，如图3示出，控制器30包括连接至MVB总线的第一滤波器32a，其中，第一滤波器32a用于对来自MVB主站的信号进行过滤；还包括第一解码器34a，第一解码器34a用于对第一滤波器32a进行解码；还具有第一序列检验单元36a，用于对来自主站接收控制器38的轨道交通通信数据进行序列检验，其中，主站接收控制器38主要用于将来自第一解码器34a的数据传送至第一序列检验单元36a，并驱动第一序列检验单元36a检验是否存在序列异常。

此外，控制器30还包括第二滤波器32b，其中，第二滤波器也连接至MVB总线，并对来自MVB从站的信号进行过滤；还包括第二解码器34b，第二解码器34b用于对第二滤波器32b进行解码；其还具有第二序列检验单元36b，用于对来自从站接收控制器40的轨道交通通信数据进行序列检验，其中从站接收控制器40主要用于将来自第二解码器34b的数据传送至第二序列检验单元36b，并驱动第二序列检验单元36b检验是否存在序列异常；还包括数据包中继控制单元42，用于接收主站接收控制器38以及从站接收控制器40数据，并与外部设备交互。

进一步地，控制器30可选用Netsilicon的ARM7TDMI处理器。

进一步地，第一序列检验单元36a及36b可以采用CRC（Cyclic RedundancyCheck），其发生电路采用LFSR，数据经过带有异或单元移位寄存器产生CRC校验码。

进一步地，主站接收控制器38以及从站接收控制器40可以采用基于SOPC（片上可编程系统）技术的FPGA（现场可编程门阵列）的MVB数据接收控制器，例如可以是Altera公司的EP2C8系列FPGA。

进一步地，数据包中继控制单元为中继器。

进一步地，MVB监测单元10还具有隐藏字节功能，其能够将MVB数据字节单元分析中那些不需要被分析的字节进行隐藏，并不将该部分字节显示在屏幕上。

本实用新型所提供的MVB通信协议分析装置通过采用数据的比对，能够实时地对轨道列车的通信数据进行分析与检测，其能够检测是否存在通信错误以及数据丢失等，进而检测轨道列车的运营正常与否，并能够针对具体的接口进行检测。此外，当采用本实用新型的MVB通信协议分析装置进行检测时，可以基于字节单元进行分析，且不需要被检测分析的字节能够被隐藏且不显示在屏幕上。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是本实用新型不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变形，这些简单变形均属于本实用新型的保护范围。

设计图

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