CN105490818A - 一种多功能车辆总线mvb网卡及mvb通信*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能车辆总线MVB网卡及MVB***，MVB网卡中物理层电路与MVB总线连接，用于实现与MVB总线之间的数据接收或发送功能；通信接口与第三方子***的主控设备通信连接，用于按照约定的通信协议与主控设备进行通信；通信存储器与通信接口连接，用于对通信接口接收或发送的数据及与通信接口对应的控制信息进行缓存；MVB控制器分别与物理层电路、通信接口及通信存储器连接，用于实现数据接收或发送控制及事件处理功能；处理器固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，用于对与其连接的MVB控制器、通信存储器及通信接口进行管理及控制，以解决背景技术中提出的问题。

Description

一种多功能车辆总线MVB网卡及MVB通信***

技术领域

本发明涉及列车网络通信技术领域，更具体地说，涉及一种多功能车辆总线MVB网卡及MVB通信***。

背景技术

目前，在列车车载网络通信***中，基于TCN(TrainCommunicationNetwork,列车通信网络)的MVB(MultifunctionVehicleBus,多功能车辆总线)网络通信***应用最为广泛，与该MVB网络通信***对应的通信称为MVB通信。MVB网络通信***采用总线广播方式通信，列车中的各分布式子***，如传动控制单元、辅变控制单元、制动控制单元、车载信号***、空调控制单元、门控单元等一般都内置MVB网络接入设备以实现MVB网络通信***的通信功能。基于TCN的MVB接入网络设备由于其专业性，并不适合在第三方子***中直接开发，但第三方子***对于MVB通信的接入需求却非常强烈。为适应这种需求，需要在第三方子***的主控设备与MVB总线之间开发一种类似网关功能的总线转换设备——MVB通信接入网卡，简称MVB网卡。目前主流MVB网卡一般采用并行总线与第三方子***的主控设备实现数据交互，这样主控设备内部处理器可通过自身外部并行总线直接访问MVB网卡上的资源。此时，MVB网卡就可理解为一种实现并行总线转MVB总线的通信网关，如图1所示。

如图2所示，其为现有技术中的一种MVB网卡接入MVB网络通信***的硬件连接图。其中，MVB网卡在硬件上只包含有MVB物理层、MVB控制器、通信存储器及并行总线接口对应的，其在MVB通信中主要实现了物理层、链路层相关功能，而上层的MVB驱动程序、实时协议等网络层、传输层功能则必须通过第三方子***的主控设备来实现。因此，图2所示的技术方案具有以下问题：

1、由主控设备软件直接驱动MVB控制器，需要主控设备的软件开发人员具备完善的MVB通信专业知识，一般的第三方子***很难具备；且，主控设备需实现的MVB软件较复杂，对主控设备处理器的处理能力要求很高，也不利于快速集成应用。

2、进一步的，MVB网络层、传输层功能较复杂，主控设备软件一般需要调用MVB网络通信***提供商提供的API(ApplicationProgrammingInterface，应用编程接口)接口才能完成，但不同的主控设备软件开发环境对API接口的兼容性提出了严峻挑战，或者说，一般MVB网络通信***提供商提供API接口的同时对主控设备软件开发环境进行了限制，这极大限制了主控设备软件的应用。

综上所述，现有技术中对于MVB网卡在第三方子***的应用中，存在对主控设备的处理能力及软件开发人员要求较高，且由于API接口不具备兼容性导致主控设备软件应用遭到限制的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能车辆总线MVB网卡及MVB通信***，以解决现有技术中对于MVB网卡在第三方子***的应用中，存在对主控设备的处理能力及软件开发人员要求较高，且由于API接口不具备兼容性导致主控设备软件应用遭到限制的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多功能车辆总线MVB网卡，包括物理层电路、通信接口、通信存储器、MVB控制器及处理器，其中：

所述物理层电路与多功能车辆总线MVB总线连接，用于实现与所述MVB总线之间的数据接收或发送功能；

所述通信接口与第三方子***的主控设备通信连接，用于按照约定的通信协议与所述主控设备进行通信；

所述通信存储器与所述通信接口连接，用于对所述通信接口接收或发送的数据及与所述通信接口对应的控制信息进行缓存；

所述MVB控制器分别与所述物理层电路、所述通信接口及所述通信存储器连接，用于实现数据接收或发送控制及事件处理功能；

所述处理器固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，且分别与所述MVB控制器、通信存储器及通信接口连接，用于对所述MVB控制器、通信存储器及通信接口进行管理及控制。

优选的，所述处理器还固化有应用接口，所述应用接口用于与预置的网卡应用接口工具进行通信，接收所述网卡应用接口工具上传的通信协议文件，并将所述通信协议文件分发至通信存储器，其中，所述网卡应用接口工具为采用图像化开发界面的接口工具。

优选的，所述通信接口为双端口存储器。

优选的，还包括总线控制器，所述总线控制器用于保证所述通信接口与所述主控设备之间的接口兼容性。

一种多功能车辆总线MVB通信***，包括多功能车辆总线MVB总线、第三方子***及上述任一所述的MVB网卡，其中，所述MVB总线与所述第三方子***的主控设备之间通过所述MVB网卡进行通信。

与现有技术相比，本申请中MVB网卡的处理器上固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，即本申请中将与MVB通信相关的底层驱动、底层数据通信控制、实时协议及主权控制均固化在MVB网卡上，而不需要第三方子***的主控设备软件参与，因此，无需主控设备直接驱动MVB控制器，从而大大降低了对于主控设备开发人员的要求，同时，主控设备需实现的MVB软件将变得非常简单，从而大大降低了对于主控设备处理器的处理能力；另外，由于与MVB通信相关的底层驱动、底层数据通信控制、实时协议及主权控制均固化在MVB网卡上，因此，主控设备无需调用API接口完成网络层、传输层功能，更无需对API接口的兼容性提出要求。总之，本申请提供的上述技术方案，将MVB通信与主控设备软件完全隔离，最大限度的降低了MVB网卡应用于第三方子***时的开发难度，解决了背景技术中存在的MVB网卡在第三方子***的应用中，对主控设备的处理能力及软件开发人员要求较高，且由于API接口不具备兼容性导致主控设备软件应用遭到限制的问题。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为背景技术中MVB网卡、MVB总线及主控设备之间的连接示意图；

图2为背景技术中一种MVB网卡接入MVB网络通信***的硬件连接图；

图3为本发明实施例提供的一种多功能车辆总线MVB网卡的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种多功能车辆总线MVB网卡中网卡应用接口工具的开发界面示意图；

图5为本发明实施例提供的一种多功能车辆总线MVB通信***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3，其示出了本发明实施例提供的一种多功能车辆总线MVB网卡的结构示意图，该MVB网卡可以包括物理层电路11、通信接口12、通信存储器13、MVB控制器14及处理器15，其中：

物理层电路11与多功能车辆总线MVB总线连接，用于实现与MVB总线之间的数据接收或发送功能；

通信接口12与第三方子***的主控设备通信连接，用于按照约定的通信协议与主控设备进行通信；

通信存储器13与通信接口12连接，用于对通信接口12接收或发送的数据及与通信接口12对应的控制信息进行缓存；

MVB控制器14分别与物理层电路11、通信接口12及通信存储器13连接，用于实现数据接收或发送控制及事件处理功能；

处理器15固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，且分别与MVB控制器14、通信存储器13及通信接口12连接，用于对MVB控制器14、通信存储器13及通信接口12进行管理及控制。

本申请中MVB网卡的处理器上固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，即本申请中将与MVB通信相关的底层驱动、底层数据通信控制、实时协议及主权控制均固化在MVB网卡上，而不需要第三方子***的主控设备软件参与，因此，该MVB网卡具有通用性，无需主控设备直接驱动MVB控制器，从而大大降低了对于主控设备开发人员的要求，同时，主控设备需实现的MVB软件将变得非常简单，从而大大降低了对于主控设备处理器的处理能力；另外，由于与MVB通信相关的底层驱动、底层数据通信控制、实时协议及主权控制均固化在MVB网卡上，因此，主控设备无需调用API接口完成网络层、传输层功能，更无需对API接口的兼容性提出要求。总之，本申请提供的上述技术方案，将MVB通信与主控设备软件完全隔离，最大限度的降低了MVB网卡应用于第三方子***时的开发难度，解决了背景技术中存在的MVB网卡在第三方子***的应用中，对主控设备的处理能力及软件开发人员要求较高，且由于API接口不具备兼容性导致主控设备软件应用遭到限制的问题。

上述实施例提供的一种MVB网卡中，物理层电路用于与MVB总线之间进行数据接收或者发送，即接收由MVB总线发送的数据或者将数据发送至MVB总线，其与MVB总线之间的数据传输可以基于EMD(ElectricalMiddleDistance，电气中距离传输介质)介质或者ESD+(ElectricalShortDistance(plus)，电气短距离传输介质(带隔离))介质，当然，也可以基于其他符合要求的介质，均在本发明的保护范围之内。另外，MVB总线可以设置一条或者多条，与之对应的，物理层电路与MVB总线的通信线路可以为一条或者多条，优选的，该通信线路设置为多条；具体来说，当通信线路为两条时，其中一条为主线路，另一条为备线路，物理层电路可实现A/B线冗余(双线冗余)，当通信线路为两条以上时，其中一条为主线路，其余均为备线路，物理层电路可实现多线冗余。其中，备线路为主线路的备份链接，正常情况下，通过主线路实现数据传输，而在主线路出现故障时，由对应的一条备线路代替主线路实现数据传输，由此，通过双线冗余及多线冗余保证了物理层电路与MVB总线之间能够进行正常的数据传输。

与上述MVB网卡进行通信的第三方子***，对应MVB通信的软件非常简单，仅仅需要在主控设备上设置MVB通信数据接收或发送控制程序即可，而MVB通信数据接收或发送控制程序即为使得主控设备按照约定的通信协议与通信接口进行通信的程序，由此，通信接口与主控设备进行通信时，按照约定的通信协议进行通信。此时，MVB网卡就相当于一个外设存储器，而第三方子***的主控设备只需按照约定的通信协议(或者说端口映射协议)将MVB通信对应的数据转储到MVB网卡上即可，MVB网卡自动实现MVB通信相关功能，即对数据进行处理及传输功能，从而，大大降低了对于主控设备的开发人员的要求及对于主控设备的处理器的处理能力的要求，最大限度的降低了MVB网卡应用于第三方子***时的开发难度。

通信存储器(TrafficMemory，TM)可以是容量为1Mbytes的SRAM(StaticRAM，静态随机存储器)存储器，也可以根据实际需要进行具体设置。通信存储器用于将对应数据及信息进行缓存，具体来说，其缓存的数据为通信接口接收或者发送的数据，即，将通信接口接收的由主控设备发送的数据以及需要通过通信接口发送至主控设备的数据进行缓存，以在需要时进行调取从而完成数据的传输；这些数据可以包括过程数据、消息数据及状态数据等，其中，过程数据可以包括对数据处理过程中产生的中间数据等，消息数据可以包括获取的主控设备或者MVB总线发送的消息等，状态数据可以包括指定模块的工作状态等；而其缓存的信息为与通信接口对应的控制信息，控制信息包括用于控制通信接口进行数据接收或者发送或者执行其他动作的全部信息，以在需要时进行调取从而完成对于通信接口的控制。通信存储器所实现的上述功能可以与背景技术中通信存储器所实现的功能一致。

MVB控制器可以采用专用的ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，专用集成电路)芯片，也可以基于FPGA(Field－ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列)的SOC(SystemOnChip，片上***)实现，还可以根据实际需要进行具体设置，当然，不同的设置对应的硬件是不完全相同的。MVB控制器用于实现数据接收或发送控制及事件处理功能，需要说明的是，MVB控制器所实现的数据接收或发送控制可以是对于底层数据的接收或发送控制，底层数据可以包括MVB网卡内部对通信接口或者物理层电路接收或者发送的数据进行相应的处理后获取的数据，也可以包括MVB网卡内部对其自身进行功能检测等检测工作时产生的数据，当然，还可以包括其他需要经由MVB控制器的数据，均在本发明的保护范围之内；而MVB控制器所实现的事件处理功能，具体可以包括对于MVB网卡自身进行功能检测这一事件的对应处理，也可以包括对于接收或者发送数据这一事件的响应处理等，当然，还可以包括其他需要由MVB控制器控制的事件，均在本发明的保护范围之内。MVB控制器是MVB网卡的核心，其所实现的功能是MVB通信链路层及部分网络层功能，本发明实施例中的MVB控制器所实现的具体功能可以与背景技术中MVB控制器所实现的功能一致。

处理器固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，其中，MVB接口接收或发送控制及驱动程序与MVB控制器配套，以实现MVB通信底层数据的接收或发送控制及事件处理；MVB主权轮询与控制程序负责MVB总线的主设备接口轮询、主权竞争与监视等，具体来说，可以包括MVB总线的不同主设备同时请求与MVB网卡进行通信时，对于当前准备通信的主设备的选取，对于正在进行通信的MVB总线的主设备的工作状态的监控，等；实时协议负责消息数据的实时处理，消息数据的具体说明请参见上文中相应内容；包括MVB通信的数据接收或发送控制、接口数据转储、消息数据处理、主权控制等。处理器通过固化的上述软件实现包括有MVB通信的数据接收或发送控制、数据转储、消息数据处理及主权控制等功能。另外，固化即为利用烧写器将软件写入特定器件中，本发明实施例中可以在出厂时将上述软件固化在MVB网卡的处理器上，从而在MVB网卡应用于第三方子***时，主控设备无需调用API接口完成网络层、传输层功能，更无需对API接口的兼容性提出要求。

需要说明的是，MVB网卡的处理器上还可以固化板上外设驱动，板上外设驱动作为MVB网卡软件的底层接口固件，是MVB网卡的软件与硬件的接口；另外，MVB网卡还可以包括板级电源，其主要用于实现单板上的电源转换，包括5V转3.3V，和/或3.3V转1.8V等。

上述实施例提供的一种MVB网卡中，处理器还可以固化有应用接口，应用接口用于与预置的网卡应用接口工具进行通信，接收网卡应用接口工具上传的通信协议文件，并将通信协议文件分发至通信存储器，其中，网卡应用接口工具为采用图像化开发界面的接口工具。

需要说明的是，应用接口是与网卡应用接口工具配套的接口软件，在将MVB网卡应用于第三方子***时，需要通过应用接口工具完成对于MVB网卡的配置，由于本申请中将MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议均固化在MVB网卡的处理器上，因此，上述对于MVB网卡的配置只需关注MVB网卡与主控设备之间的数据流传输协议，及通信协议，具体来说，配置过程可以包括：在网卡应用接口工具上设置与约定的通信协议对应的用于实现对MVB网卡的二次开发的参数，并在确认完成后生成对应的目标文件，将目标文件下载到MVB网卡上，并由处理器上固化的板上外设驱动将目标文件中的应用信息保存至通信存储器中。并且，本发明实施例中的网卡应用接口工具为采用图像化开发界面的接口工具，不需额外编程，其图像化开发界面可如图4所示，因此，软件开发人员在不需要具备任何MVB通信专业知识的前提下都可轻松快速的完成MVB网卡应用于第三方子***时的二次开发。

上述实施例提供的一种MVB网卡中，通信接口可以为双端口存储器(DualPortRandomAccessMemory，DPRAM)。

需要说明的是，双端口存储器主要用于存储从通信存储器映射过来的数据(包括过程数据、消息数据、状态数据等)，而主控设备只需访问双端口存储器，即可自动实现数据的接收或者发送，从而将主控设备与MVB网卡的MVB通信对应软件完全隔离，且，无需任何驱动程序，因此，进一步降低了将MVB网卡应用于第三方子***时主控设备的开发难度。

上述实施例提供的一种MVB网卡中，还可以包括总线控制器，总线控制器用于保证通信接口与主控设备之间的接口兼容性。

需要说明的是，总线控制器可以通过当通信接口与主控设备之间无法进行正常通信时建立可供其正常通信的通信链路的方式实现其功能，也可根据其他方式，均在本发明的保护范围之内。通过总线控制器，确保不同的主控设备均可以可靠的访问到MVB网卡，保证MVB网卡与主控设备之间的正常通信。

本发明实施例还提供了一种多功能车辆总线MVB通信***，可以包括多功能车辆总线MVB总线、第三方子***及如上述实施例中提供的一种MVB网卡，其中，MVB总线与第三方子***的主控设备之间通过MVB网卡进行通信。

需要说明的是，当MVB网卡包括上述实施例提供的全部器件时，一种MVB通信***的结构示意图如图5所示。由于本发明实施例提供的上述MVB网卡具有一定的有益效果，因此，本发明实施例提供的一种MVB通信***也具有相应的有益效果，在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种多功能车辆总线MVB网卡，其特征在于，包括物理层电路、通信接口、通信存储器、MVB控制器及处理器，其中：

所述物理层电路与多功能车辆总线MVB总线连接，用于实现与所述MVB总线之间的数据接收或发送功能；

所述通信接口与第三方子***的主控设备通信连接，用于按照约定的通信协议与所述主控设备进行通信；

所述通信存储器与所述通信接口连接，用于对所述通信接口接收或发送的数据及与所述通信接口对应的控制信息进行缓存；

所述MVB控制器分别与所述物理层电路、所述通信接口及所述通信存储器连接，用于实现数据接收或发送控制及事件处理功能；

所述处理器固化有MVB接口接收或发送控制及驱动程序、MVB主权轮询与控制程序、实时协议，且分别与所述MVB控制器、通信存储器及通信接口连接，用于对所述MVB控制器、通信存储器及通信接口进行管理及控制。

2.根据权利要求1所述的MVB网卡，其特征在于，所述处理器还固化有应用接口，所述应用接口用于与预置的网卡应用接口工具进行通信，接收所述网卡应用接口工具上传的通信协议文件，并将所述通信协议文件分发至通信存储器，其中，所述网卡应用接口工具为采用图像化开发界面的接口工具。

3.根据权利要求1所述的MVB网卡，其特征在于，所述通信接口为双端口存储器。

4.根据权利要求1所述的MVB网卡，其特征在于，还包括总线控制器，所述总线控制器用于保证所述通信接口与所述主控设备之间的接口兼容性。

5.一种多功能车辆总线MVB通信***，其特征在于，包括多功能车辆总线MVB总线、第三方子***及如权利要求1至4任一项所述的MVB网卡，其中，所述MVB总线与所述第三方子***的主控设备之间通过所述MVB网卡进行通信。