[发明专利]一种基于MPC860的MVB-WTB网关

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MPC860的MVB-WTB网关，属于网关通信领域，广泛适用于符合国际列车通讯网络TCN标准IEC1375和UIC556协议的各种车辆、设备的通信，包括高速列车、动车等各种轨道车辆。

背景技术

国际列车通讯网络TCN标准IEC61375-1是专门针对轨道车辆制定的、符合多国铁路制造商、运营商需求的列车网络通讯标准。列车通信网络具有分层控制、开放性、实时性与高可靠性的特点。各车之间的重联控制，控制单元联网通信与信息资源共享是其控制网络的重要功能。根据列车控制的特点，TCN网络分为两层总线，分别是连接各个车厢的WTB总线以及连接车内设备的MVB总线。TCN标准定义的这两种形式的总线，制定了一个开放的通信系统，从而使得各种类型的铁路机车车辆能够互相联挂，不同厂商生产的设备可以互联互通。

WTB与MVB是两个独立的通信子网，WTB负责列车车辆之间的数据通信，MVB负责车辆内部的数据通信。它们采用不同的协议，之间通过一个WTB节点连接，这个节点就是网关，负责两种不同协议的网络区域之间的协议转换。

目前现有的网关技术大多只涉及WTB总线和MVB总线的一种，采用其他总线来代替WTB或MVB总线设备，并未真正实现TCN网络中WTB与MVB子网的协议转换，自然也不能在具有WTB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能的同时，也兼顾MVB主权转移、事件、设备状态查询的传输控制等功能。所以目前并没有真正意义上具有自主知识产权的MVB-WTB网关。而且，现有的网关大多采用ARM芯片，处理器工作在小端模式，在数据的收发过程中需要对数据进行大小端转换处理，增加了软件设计的难度和工作量；而本文发明的网关采用MPC860处理器，性能优于ARM处理器，且可以工作在大端模式，使得数据组织和网络上的数据一致，从而降低了软件设计的难度和复杂度。同时，由于本技术涉及WTB总线和MVB总线，既具有WTB过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能的同时，又具有MVB主权转移、事件、设备状态查询的传输控制等功能。因此，基于MPC860的MVB-WTB网关的研制成功对实现WTB和MVB之间的协议转换、数据通信起到了重要的作用，对我国铁路机车车辆行业的技术创新具有现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于MPC860的MVB-WTB网关及其工作方法。为实现网关设备的自主知识产权，本发明设计出的基于MPC860的MVB-WTB网关符合国际列车通讯网络TCN标准IEC1375和UIC556协议的各种车辆、设备的通信。MPC860处理器工作在大端模式，可以使收发的数据组织与网络中的数据一致，通过FPGA实现WTB协议链路层，并为上层RTP协议等提供接口，可实现WTB列车级网络和MVB车辆级网络间的相互通信，在降低了软件设计复杂度的同时，提高了数据通信的准确性和可靠性。

本发明的技术方案为：

一种基于MPC860的MVB-WTB网关，其特征在于包括WTB卡、MAU卡、转接卡和MVB卡；其中，WTB卡、MAU卡和MVB卡通过转接卡连接；WTB卡负责WTB总线所连接的WTB设备的数据采集和传输，MAU卡负责提供网关与其他网关通信的接口，MVB卡负责MVB总线所连接的MVB设备的数据采集和传输，转接卡负责MVB和WTB之间的数据转换。

进一步的，所述转接卡为CPCI-PC104转接卡，所述MVB卡为带有PC104接口的MVB卡；WTB卡通过所述转接卡的PC104总线与所述MVB卡数据通信。

进一步的，所述WTB卡包括WTB-CPU模块、WTB-FPGA模块、转接模块和WTB串口接口，WTB-FPGA模块通过数据线与WTB-CPU模块连接；其中，所述WTB-CPU模块负责网关RTP协议栈的网络层和链路层部分的处理工作，以及WTB总线所连接的WTB设备的数据采集和传输；所述WTB-FPGA模块负责对WTB在WTB总线上收集接收的数据进行编码，以及对接收的数据进行解码并生成标准的并行信号传给WTB，切换网关的工作状态以及指示网关运行情况；所述转接模块用于实现MVB到WTB的数据转换，负责MVB和WTB之间的数据传输；所述WTB串口接口用于接收对WTB进行维护和调试。

进一步的，所述WTB卡以轮询的方式收集WTB总线上的WTB过程变量、消息和监视数据，并将收集的数据转换为HDLC报文的格式后传送给WTB-FPGA模块进行编码处理。