隨著鐵路的快速發(fā)展，多功能車輛總線（MVB）協(xié)議作為列車通信網(wǎng)絡（TCN）的重要組成部分,，其已經(jīng)成為高速電力列車控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),，可用于列車狀態(tài)檢測,、故障診斷以及車載設備開發(fā)和調(diào)試等操作,。今天我們一起來深扒MVB協(xié)議。

　　1,、MVB介紹

　　TCN是鐵路列車車輛之間和車輛內(nèi)部可編程設備互聯(lián)傳送控制,、檢測與診斷信息的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。MVB為多功能車輛總線,，它是列車通信網(wǎng)TCN的一部分,，TCN網(wǎng)絡由WTB+MVB構(gòu)成,。MVB是一種主要用于對有互操作性和互換性要求的互連設備之間的串行數(shù)據(jù)通信總線，它將位于同一車輛,，或不同車輛中的標準設備連接到列車通信,。其固定傳輸速率為1.5Mbit/s。

　　圖1列車通信網(wǎng)絡

　　列車通信網(wǎng)絡通常采用分層結(jié)構(gòu),，根據(jù)列車控制的特點分為上下兩層,，每一層根據(jù)不同的特性要求相應有不同適用局部網(wǎng)絡，包括列車總線層（WTB）和多功能車輛總線層（MVB）,。車輛總線負責同一車廂內(nèi)部各種可編程終端裝置的連接,，列車總線負責不同車輛單元中的網(wǎng)絡節(jié)點連接。WTB和MVB是兩個獨立的通信子網(wǎng),。

　　圖2列車

　　MVB物理層提供三種不同的介質(zhì),，它們以相同速率運行：

　　ESD：電氣短距離傳送（≤20米），標準的RS-485收發(fā)器,，支持32個設備,，適用于封閉小室內(nèi)；

　　EMD：電器中距離傳送（≤200米）,，支持32個設備,，屏蔽雙絞線，變壓器耦合,；

　　OGF：遠距離光學玻璃纖維介質(zhì)（≤2000米）,。

　　隨著MVB技術(shù)的不斷發(fā)展，MVB物理層介質(zhì)主要以EMD為主,。MVB各個總線段必需經(jīng)由連接不同介質(zhì)的中繼器將光纖匯入總線的星耦器兩種類型之一的耦合器相互連接,。

　　2、MVB的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

　　MVB的一次傳輸包括兩種類型幀：主幀+從幀,，主幀的長度固定為33位,，從幀的數(shù)據(jù)長度有5種：33、49,、81,、153和297，具體的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如下圖3所示,。

　　圖3 MVB拓撲結(jié)構(gòu)

　　MSD：幀起始分界符,，MVB的信號編碼采用G.E.Thomas Andrew S.Tanenbaum的曼徹斯特編碼（從低到高為“0”，從高到低為“1”）傳輸數(shù)據(jù),。同時,，MVB增加了兩個非數(shù)據(jù)符編碼：“NH”和“NL”，如圖4所示。

　?。◣鹗挤纸绶?bit可為：“起始位”,，“NH”，“NL”,，“0”,，“NH”，“NL”,，“0”,，“0”，“0”）,；

　　圖4 MVB編碼機制

　　SSD：從幀起始定界符,；

　　F_code：數(shù)據(jù)幀類型判斷符，數(shù)據(jù)類型分為：

　　“過程數(shù)據(jù)幀”：（F=0~4）,，周期性數(shù)據(jù),，其從幀數(shù)據(jù)有16bit,32bit,64bit,128bit或者256bit；

　　“消息數(shù)據(jù)幀”：（F=12）,，偶發(fā)性數(shù)據(jù),，其從幀數(shù)據(jù)有256bit；

　　“監(jiān)督數(shù)據(jù)幀”：（F=8,9,13,14,15）,，其從幀數(shù)據(jù)有16bit,；

　　Addr：地址位；

　　Data：根據(jù)數(shù)據(jù)幀的不同,，數(shù)據(jù)幀有效長度為16bit,32bit,64bit,128bit或者256bit,；

　　CheckSum：校驗序列；

　　ED：分界符結(jié)束,。

　　具體的數(shù)據(jù)序列結(jié)構(gòu)如下圖5所示：

　　圖5 MVB數(shù)據(jù)序列

　　這里需要注意的是,，線路信號在8位校驗序列完成后終止，終止分界符不占位,，上圖5紅色箭頭所示,。一個完整的主/從幀數(shù)據(jù)應包括起始分界符，（數(shù)據(jù)類型判斷符）,，幀數(shù)據(jù),，校驗序列和終止分界符才算有效幀。

　　4,、實例應用與分析

　?。?）現(xiàn)場模擬MVB車輛通信協(xié)議，使用致遠電子最新推出的“數(shù)據(jù)挖掘型”示波器ZDS4054 Plus,，其免費標配MVB協(xié)議解碼功能,，可對全內(nèi)存512Mpts的數(shù)據(jù)進行解碼，且可對車輛通訊信號監(jiān)測,，每一幀數(shù)據(jù)的信息均可在事件表中進行查看,，如下圖6所示：

　　圖6 MVB解碼

　　（2）對長時間監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行異常分析,，可在示波器的縮放模式下使用雙ZOOM多窗口顯示的功能,，對信號進行多窗口異常監(jiān)測和分析，可就某一個數(shù)據(jù)幀進行分析,，也可對某一個上升沿的上升時間進行分析測量等,，同時還可以實時觀測事件表中的數(shù)據(jù)變化，如下圖7所示,。

　　圖7 MVB細節(jié)分析

　?。?）當測試過程中監(jiān)測到如下異常信號時可展開數(shù)據(jù)幀對其進行深度分析，在校驗序列之后發(fā)現(xiàn)解碼異常,。

　　圖8 MVB異常分析

　　分析：

　　如上圖7所示,，主幀數(shù)據(jù)后面的從幀數(shù)據(jù)有異常，懷疑從機設備無響應,，導致解碼異常,。

　　若MVB物理層使用RS485，建議用差分探頭,，或是換個測量點,，盡量避免使用三態(tài)信號來做協(xié)議分析。

　　注：針對大數(shù)據(jù)分析時,，可將采集到的數(shù)據(jù)進行保存后使用上位機軟件進行離線分析,。