專利名稱：一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配mvb控制器和處理數(shù)據(jù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB 控制器和處理數(shù)據(jù)方法。
背景技術(shù)：
TCN(Train Communication Network，列車通信網(wǎng)絡(luò))由 MVB (Multifunctional Vehicle Bus，多功能車輛總線)和WTB (Twisted Train Bus，絞線式列車總線)兩級(jí)總線構(gòu)成，兩級(jí)總線之間通過(guò)網(wǎng)關(guān)互連。MVB是列車通信網(wǎng)絡(luò)TCN的車輛總線部分，用于實(shí)現(xiàn)位于同一車輛或固定重聯(lián)的不同車輛中有互操作性和互換性要求的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通信。MVB控制器是MVB總線上的核心處理單元，它獨(dú)立于物理層和功能設(shè)備，為在總線上的各節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供通信接口和通訊服務(wù)；根據(jù)實(shí)際配置可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層以及部分傳輸層的數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)通信存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)與上層軟件的數(shù)據(jù)交換。根據(jù)IEC61375-1協(xié)議規(guī)定， 連接在MVB上的設(shè)備按性能可分為5類，其中1類設(shè)備具有設(shè)備狀態(tài)性能和過(guò)程數(shù)據(jù)性能； 2/3/4/5類設(shè)備除具有1類設(shè)備的性能外，還具有消息數(shù)據(jù)性能，其中3/4/5類設(shè)備用戶程序可編程下載；此外，4/5類設(shè)備還具有總線管理能力，可作為總線主，其中5類設(shè)備還可作為TCN網(wǎng)關(guān)。MVB網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較多的主要是1 4類設(shè)備，目前MVB控制器的實(shí)現(xiàn)方案多采用專用進(jìn)口的MVB主控芯片，也有采用基于FPGA的控制器方案?，F(xiàn)有技術(shù)中，MVB控制器中過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址分配固定，即根據(jù)協(xié)議規(guī)定，各類設(shè)備的端口可以為0-4095端口中的一個(gè)或者多個(gè)，因而不同設(shè)備的端口可能大不相同，可能某種設(shè)備設(shè)置了 1-10的端口，而另一種設(shè)備設(shè)置了 3000-3020的端口，這樣由于過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址分配固定，就需要保為全部的0-4095端口分配空間，即需要分配4096*32的空間， 以便具有不同端口的設(shè)備可以正常使用，而通常各種設(shè)備需要的總端口數(shù)基本上不可能用到全部0-4095的空間，即對(duì)于輕負(fù)荷的MVB網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)存空間浪費(fèi)，資源利用率大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器和處理數(shù)據(jù)方法，首次采用動(dòng)態(tài)地址分配的方法，用較少的存儲(chǔ)空間就可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)4096個(gè)端口全地址選址，可更加能靈活地配置為多類MVB設(shè)備，并且電路簡(jiǎn)單可靠，方便升級(jí)。為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)公開(kāi)了一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器，包括物理層編碼模塊、物理層解碼模塊、發(fā)送緩沖模塊、接收緩沖模塊、通信存儲(chǔ)器模塊、地址仲裁模塊和鏈路層控制模塊；所述的物理層編碼模塊用于在鏈路層控制模塊的控制下，從發(fā)送緩沖模塊讀出數(shù)據(jù)，按照MVB數(shù)據(jù)幀格式向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)；所述的物理層解碼模塊用于根據(jù)鏈路層控制模塊指定的接收數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，從MVB 總線獲取數(shù)據(jù)幀，將接收到的數(shù)據(jù)幀存入接收緩沖模塊；
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所述的發(fā)送緩沖模塊用于臨時(shí)存放欲發(fā)送到MVB網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀；所述的接收緩沖模塊用于臨時(shí)存放解碼器模塊從MVB網(wǎng)絡(luò)上獲取的數(shù)據(jù)幀；所述地址仲裁模塊用于決定應(yīng)用處理器讀寫通信存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)地址；所述通信存儲(chǔ)器模塊用于在鏈路層控制模塊的控制下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用處理器與MVB網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換；所述的鏈路層控制模塊用于控制物理層編碼模塊、物理層解碼模塊、發(fā)送緩沖模塊、接收緩沖模塊和通信存儲(chǔ)器模塊完成規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中的所有鏈路層功能；其中，所述通信存儲(chǔ)器模塊包括程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間和過(guò)程數(shù)據(jù)空間所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間用于記錄過(guò)程數(shù)據(jù)端口的數(shù)量以及啟動(dòng)網(wǎng)卡最新配置；所述過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間用于過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址以及源宿的配置，實(shí)現(xiàn)端口狀態(tài)刷新；所述過(guò)程數(shù)據(jù)空間用于存儲(chǔ)各個(gè)端口的數(shù)據(jù)，并根據(jù)端口類型的源宿，決定向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)或從MVB網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述通信存儲(chǔ)器模塊還包括設(shè)備配置空間、消息數(shù)據(jù)隊(duì)列和監(jiān)視數(shù)據(jù)空間；所述的備控制空間用于存放該MVB設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的物理地址，也是監(jiān)視數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的收發(fā)地址，并且標(biāo)識(shí)該設(shè)備的事件優(yōu)先級(jí)；所述的消息數(shù)據(jù)隊(duì)列包括發(fā)送消息FIFO和接收消息FIFO，用于收發(fā)MVB消息數(shù)據(jù)；所述監(jiān)視數(shù)據(jù)空間用于決定是否向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)以及發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)的內(nèi)容。進(jìn)一步的，根據(jù)上電配置實(shí)現(xiàn)MVB的1類設(shè)備、或2類設(shè)備、或3類設(shè)備、或4類設(shè)備。相應(yīng)的，本申請(qǐng)還公開(kāi)了一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB處理數(shù)據(jù)方法，包括獲取配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N ；依次讀取N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的配置信息；當(dāng)N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的配置信息讀取完畢后，對(duì)于主幀中的過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢，根據(jù)主幀指定的端口和配置信息為所述過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢分配的動(dòng)態(tài)地址，獲得相應(yīng)地址的端口配置；根據(jù)所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口屬性對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；其中，所述的配置信息通過(guò)如下步驟獲得對(duì)于應(yīng)用的N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口和過(guò)程數(shù)據(jù)空間中的N個(gè)地址，在過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間配置所述端口與地址的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述地址進(jìn)行端口配置。優(yōu)選的，在獲取配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N之前還包括確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢。優(yōu)選的，通過(guò)如下步驟確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢判斷開(kāi)始標(biāo)識(shí)是否為OxAA，如果是，確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢；優(yōu)選的，通過(guò)以下步驟根據(jù)所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口屬性對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理如果該端口屬性為源端口，則從動(dòng)態(tài)分配的過(guò)程數(shù)據(jù)空間地址中讀出數(shù)據(jù)；
如果該端口屬性為宿端口，把得到的從幀寫入動(dòng)態(tài)分配的過(guò)程數(shù)據(jù)空間地址中；如果主幀中所指定的端口為無(wú)效端口，返回到等待主幀狀態(tài)。本申請(qǐng)還公開(kāi)了一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1或2所述的MVB控制器和應(yīng)用處理器；所述的應(yīng)用處理器用于MVB控制器進(jìn)行設(shè)備配置，過(guò)程數(shù)據(jù)端口配置和啟動(dòng)MVB控制器的過(guò)程。優(yōu)選的，所述的MVB控制器封裝在FPGA芯片上，外接應(yīng)用處理器；或者，所述的 MVB控制器與應(yīng)用處理器封裝在同一個(gè)FPGA芯片上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)包括以下優(yōu)點(diǎn)本申請(qǐng)通過(guò)在通信存儲(chǔ)模塊中設(shè)置過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間，所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間用于記錄過(guò)程數(shù)據(jù)端口的數(shù)量以及啟動(dòng)網(wǎng)卡最新配置；所述過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間用于過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址以及源宿的配置，實(shí)現(xiàn)端口狀態(tài)刷新；通過(guò)過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間將各端口與過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間的各地址進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，然后根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系配置端口。通過(guò)本申請(qǐng)首先可以用較小的過(guò)程數(shù)據(jù)空間實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)全地址全功能碼動(dòng)態(tài)選址。其次，較少的存儲(chǔ)空間就可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)4096個(gè)端口全地址選址，可更加能靈活地配置為多類MVB設(shè)備。再次，設(shè)計(jì)可靠、方便升級(jí)，并且可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合靈活修改。


圖1是本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器結(jié)構(gòu)工作示意圖；圖3是本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器處理流程示意圖；圖4是本申請(qǐng)過(guò)程數(shù)據(jù)TM動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器通信存儲(chǔ)器地址空間分配圖；圖5是本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制系統(tǒng)；圖6是過(guò)程數(shù)據(jù)TM動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器封裝接口圖。
具體實(shí)施例方式為使本申請(qǐng)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器，符合IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)，具有全部設(shè)備狀態(tài)性能、過(guò)程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)和總線管理器等功能，本申請(qǐng)過(guò)程數(shù)據(jù)端口可以動(dòng)態(tài)分配地址，可較小過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間(比如128*32byte)，實(shí)現(xiàn)MVB過(guò)程數(shù)據(jù)端口全地址 (0-4095)全功能碼(0-4)動(dòng)態(tài)選址，參照?qǐng)D1和圖2，圖1示出了本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器結(jié)構(gòu)工作示意圖。本申請(qǐng)的一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器包括物理層編碼模塊110、物理層解碼模塊120、發(fā)送緩沖模塊130、接收緩沖模塊140、通信存儲(chǔ)器模塊150、地址仲裁模塊160 和鏈路層控制模塊170。所述的物理層編碼模塊110用于在鏈路層控制模塊的控制下，從發(fā)送緩沖模塊讀出數(shù)據(jù)，按照MVB數(shù)據(jù)幀格式向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。所述的物理層編碼模塊主要實(shí)現(xiàn)MVB幀數(shù)據(jù)的底層編碼，由于MVB數(shù)據(jù)不是采用的標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特編碼，所以需要采用狀態(tài)機(jī)的模式自行設(shè)計(jì)編碼器，在鏈路層控制模塊的控制下，從發(fā)送緩沖模塊讀出數(shù)據(jù)，進(jìn)行 CRC(Cyclic Redundancy Check循環(huán)冗余校驗(yàn)碼)校驗(yàn)、奇偶校驗(yàn)并取反，向MVB總線驅(qū)動(dòng)器發(fā)送使能信號(hào)，同時(shí)按照發(fā)送時(shí)鐘將MVB數(shù)據(jù)幀格式的數(shù)據(jù)發(fā)送到MVB網(wǎng)絡(luò)。所述的物理層解碼模塊120用于根據(jù)鏈路層控制模塊指定的接收數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，從 MVB總線獲取數(shù)據(jù)幀，將接收到的數(shù)據(jù)幀存入接收緩沖模塊。所述的物理層解碼模塊根據(jù)鏈路層控制模塊指定的接收數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，從MVB總線獲取數(shù)據(jù)幀，包括同步、校驗(yàn)、檢錯(cuò)、沖突檢測(cè)和提取數(shù)據(jù)等步驟，在沒(méi)有出錯(cuò)的情況下，正確的數(shù)據(jù)被存入接收緩沖區(qū)，并且通知控制單元，將數(shù)據(jù)取走。所述的發(fā)送緩沖模塊130用于臨時(shí)存放欲發(fā)送到MVB網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀。所述的發(fā)送緩沖模塊加在物理層編碼模塊端，提高M(jìn)VB控制器的總線響應(yīng)能力，臨時(shí)存放欲發(fā)送到 MVB網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀，緩沖大小至少能容納一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，故可設(shè)定為256bits，該緩沖大小可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。所述的接收緩沖模塊140用于臨時(shí)存放解碼器模塊從MVB網(wǎng)絡(luò)上獲取的數(shù)據(jù)幀。 所述的接收緩沖模塊加在物理層解碼模塊端，提高M(jìn)VB控制器的總線響應(yīng)能力，臨時(shí)存放解碼器模塊從MVB網(wǎng)絡(luò)上獲取的數(shù)據(jù)幀，緩沖大小至少能容納一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，故可設(shè)定為256bits，該緩沖大小可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。所述地址仲裁模塊160用于決定應(yīng)用處理器讀寫通信存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)地址。所述地址仲裁模塊用于決定應(yīng)用處理器讀寫通信存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)地址，根據(jù)處理器讀/寫以及地址不同，來(lái)切換訪問(wèn)的地址空間。所述通信存儲(chǔ)器模塊150用于在鏈路層控制模塊的控制下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用處理器與 MVB網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。所述通信存儲(chǔ)器模塊在鏈路層控制模塊的控制下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用處理器與MVB控制器的數(shù)據(jù)交換，其中的數(shù)據(jù)包括過(guò)程數(shù)據(jù)，監(jiān)視數(shù)據(jù)，消息數(shù)據(jù)及其它端口配置等信息，過(guò)程數(shù)據(jù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用DPRAM實(shí)現(xiàn)，消息隊(duì)列采用FIFO方式。所述的鏈路層控制模塊170用于控制物理層編碼模塊、物理層解碼模塊、發(fā)送緩沖模塊、接收緩沖模塊和通信存儲(chǔ)器模塊完成規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中的所有鏈路層功能。所述的鏈路層控制模塊完成IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)中的所有鏈路層功能，負(fù)責(zé)指揮MVB控制器各個(gè)部分的協(xié)調(diào)工作，完成主幀檢測(cè)接收、從幀檢測(cè)接收、確認(rèn)主幀和從幀的對(duì)應(yīng)關(guān)系、產(chǎn)生各個(gè)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)控制信號(hào)和地址信號(hào)、協(xié)調(diào)TM和緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換以及發(fā)送接收定時(shí)等等。其中，所述通信存儲(chǔ)器模塊包括過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間和過(guò)程數(shù)據(jù)空間所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間用于記錄過(guò)程數(shù)據(jù)端口的數(shù)量以及啟動(dòng)網(wǎng)卡最新配置。所述的過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間用于記錄過(guò)程數(shù)據(jù)端口的數(shù)量以及啟動(dòng)網(wǎng)卡最新配置；其中統(tǒng)計(jì)所配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口的數(shù)量放在該空間的Total字節(jié)，這樣所有的端口按照配置的順序訪問(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù)空間；如需確認(rèn)配置并且啟動(dòng)網(wǎng)卡，則需要將Mart位置1，即Mart字節(jié)置OxAA，當(dāng)網(wǎng)卡復(fù)位時(shí)該位置0。所述過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間用于過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址以及源宿的配置，實(shí)現(xiàn)端口狀態(tài)刷新。所述的過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間用于過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址以及源宿的配置，還實(shí)現(xiàn)端口狀態(tài)刷新，每個(gè)端口有4個(gè)字節(jié)的配置信息。
所述過(guò)程數(shù)據(jù)空間用于存儲(chǔ)各個(gè)端口的數(shù)據(jù)，并根據(jù)端口類型的源宿，決定向MVB 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)或從MVB網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，所述的過(guò)程數(shù)據(jù)空間用于存儲(chǔ)各個(gè)端口的數(shù)據(jù)，每個(gè)端口預(yù)留32個(gè)字節(jié)，用128*32byte的空間，實(shí)現(xiàn)MVB過(guò)程數(shù)據(jù)端口全地址(0-40%)全功能碼(0-4)動(dòng)態(tài)選址，根據(jù)端口類型的源宿，決定向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，還是從MVB網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。實(shí)際中該過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間可以根據(jù)實(shí)際端口數(shù)量的需求預(yù)留。另外，所述通信存儲(chǔ)器模塊還包括設(shè)備配置空間、消息數(shù)據(jù)隊(duì)列和監(jiān)視數(shù)據(jù)空間。所述的備控制空間用于存放該MVB設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的物理地址，也是監(jiān)視數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的收發(fā)地址，并且標(biāo)識(shí)該設(shè)備的事件優(yōu)先級(jí)。所述的設(shè)備控制空間存放該MVB設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的物理地址，也是監(jiān)視數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的收發(fā)地址，并且標(biāo)識(shí)該設(shè)備的事件優(yōu)先級(jí)。所述的消息數(shù)據(jù)隊(duì)列包括發(fā)送消息FIFO和接收消息FIFO，用于收發(fā)MVB消息數(shù)據(jù)。所述發(fā)送消息FIFO和接收消息FIFO，用來(lái)實(shí)現(xiàn)MVB消息數(shù)據(jù)的收發(fā)，每次發(fā)送消息數(shù)據(jù)，判斷信號(hào)接口 mqsncLalmostfull為0，則可以寫入32字節(jié)即256位消息數(shù)據(jù)；判斷信號(hào)接口 mqrCV_alm0Stempty為0，表示有一個(gè)完整消息數(shù)據(jù)收到，讀出32字節(jié)即256位消息數(shù)據(jù)。所述監(jiān)視數(shù)據(jù)空間用于決定是否向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)以及發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)的內(nèi)容。所述監(jiān)視數(shù)據(jù)空間決定是否向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)以及發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)的內(nèi)容，主要是設(shè)備狀態(tài)以及事件查詢幀。另外，本申請(qǐng)可根據(jù)上電配置實(shí)現(xiàn)MVB的1類設(shè)備(class 1 device)、或2類設(shè)備 (class 2 device)、或 3 類設(shè)備(class 3 device)、或 4 類設(shè)備(class 4 device)。另外，本申請(qǐng)一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配處理方法的流程示意圖，包括獲取配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N;依次讀取N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的配置信息；當(dāng)N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的配置信息讀取完畢后，對(duì)于主幀中的過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢，根據(jù)主幀指定的端口和配置信息為所述過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢分配的動(dòng)態(tài)地址，獲得相應(yīng)地址的端口配置；根據(jù)所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口屬性對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；其中，所述的配置信息通過(guò)如下步驟獲得對(duì)于應(yīng)用的N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口和過(guò)程數(shù)據(jù)空間中的N個(gè)地址，在過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間配置所述端口與地址的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述地址進(jìn)行端口配置。其中，在獲取配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N之前還包括確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢。其中，通過(guò)如下步驟確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢判斷開(kāi)始標(biāo)識(shí)是否為OxAA，如果是，確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢；其中，通過(guò)以下步驟根據(jù)所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口屬性對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理如果該端口屬性為源端口，則從動(dòng)態(tài)分配的過(guò)程數(shù)據(jù)空間地址中讀出數(shù)據(jù)；如果該端口屬性為宿端口，把得到的從幀寫入動(dòng)態(tài)分配的過(guò)程數(shù)據(jù)空間地址中；
如果主幀中所指定的端口為無(wú)效端口，返回到等待主幀狀態(tài)。根據(jù)圖2的工作示意圖，本申請(qǐng)優(yōu)選的數(shù)據(jù)處理過(guò)程參照?qǐng)D3，包括1、系統(tǒng)上電復(fù)位；2、讀取Mart標(biāo)識(shí)字節(jié)，如果是OxAA，則表明系統(tǒng)已經(jīng)配置完畢并且可以開(kāi)始工作，否則繼續(xù)等待系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)；3、一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，則讀取Total字節(jié)，獲得配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N ；4、依次讀取N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口配置信息，放在緩存里；5、車載設(shè)備進(jìn)入等待主幀狀態(tài)；6、同時(shí)，MVB主控制器在每毫秒開(kāi)始時(shí)，判斷端口是否需要刷新；如果需要刷新， 則獲取端口配置；判斷端口類型是否是宿端口，若是，則首先獲取端口刷新定時(shí)器值，更新值后，再次寫入到端口刷新定時(shí)寄存器，之后回到等待主幀狀態(tài)；7、收到主幀后，把主幀從接收緩沖中讀出，解析功能碼和地址；8、如果該主幀是本設(shè)備所期待的主設(shè)備輪詢事件，且事件懸掛標(biāo)志有效，則首先清空事件懸掛標(biāo)志，表示該事件已經(jīng)發(fā)生；9、根據(jù)主幀中的功能碼判斷輪詢是過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢、消息數(shù)據(jù)輪詢還是監(jiān)視數(shù)據(jù)輪詢；10、如果是過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢，則對(duì)應(yīng)配置信息分配的動(dòng)態(tài)地址，獲得所指定地址的端口配置狀況；如果該端口屬性為源端口，則從動(dòng)態(tài)分配的通信存儲(chǔ)器過(guò)程數(shù)據(jù)區(qū)域讀出數(shù)據(jù)并寫入發(fā)送緩沖，待發(fā)送定時(shí)到后，啟動(dòng)編碼器，發(fā)送從幀；如果該端口屬性為宿端口，則等待響應(yīng)的從幀，在指定的時(shí)間內(nèi)如果得到響應(yīng)從幀，則把從幀從接收緩沖中讀出，再寫入動(dòng)態(tài)分配的通信存儲(chǔ)器模塊對(duì)應(yīng)的過(guò)程數(shù)據(jù)區(qū)域；如果等待從幀超時(shí)，則繼續(xù)返回到等待從幀狀態(tài)；如果主幀中所指定的端口為無(wú)效端口，亦返回到等待主幀狀態(tài)；11、如果是消息數(shù)據(jù)輪詢，判斷主幀中指定的地址是否同本設(shè)備的設(shè)備地址相同； 若相同，則判斷是否有消息數(shù)據(jù)需要發(fā)送，如果有則從消息輸出隊(duì)列讀出數(shù)據(jù)，寫入發(fā)送緩沖，待發(fā)送定時(shí)到后，啟動(dòng)編碼器，發(fā)送從幀；如果沒(méi)有消息數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則返回到等待主幀狀態(tài)；若主幀中的地址與本車載設(shè)備的設(shè)備地址不同，則等待接收從幀；收到從幀后，首先分析從幀中的內(nèi)容，看該消息數(shù)據(jù)是否是發(fā)給本車載設(shè)備的，如果是，則從接收緩沖讀出數(shù)據(jù)，寫入消息輸入隊(duì)列；否則，拋棄該消息數(shù)據(jù)，返回到等待主幀狀態(tài)；如果出現(xiàn)等待從幀超時(shí)狀況，亦回到等待主幀狀態(tài)；12、如果是監(jiān)視數(shù)據(jù)輪詢，判斷主幀中指定的地址是否同本車載設(shè)備的設(shè)備地址相同；若相同，則從通信存儲(chǔ)器模塊讀出監(jiān)視數(shù)據(jù)，寫入發(fā)送緩沖，待發(fā)送定時(shí)到，啟動(dòng)編碼器，發(fā)送從幀；若不同，則返回到等待主幀狀態(tài)。通信存儲(chǔ)器(Traffic Memory)是MVB總線控制器和應(yīng)用處理器通信的橋梁，其中的數(shù)據(jù)包括過(guò)程數(shù)據(jù)，監(jiān)視數(shù)據(jù)，消息數(shù)據(jù)及其它端口配置等信息。過(guò)程數(shù)據(jù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用 DPRAM(Dual Port RAM，雙口 RAM)實(shí)現(xiàn)，消息隊(duì)列采用 FIFO (First In First Out, 先入先出)方式，DPRAM和FIFO兩種存儲(chǔ)器均可以通過(guò)FPGA內(nèi)部的存儲(chǔ)器模塊實(shí)現(xiàn)。參照?qǐng)D4，圖4是過(guò)程數(shù)據(jù)TM動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器通信存儲(chǔ)器地址空間分配圖。雖然表面看只有1 個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的尋址空間，但是卻使用動(dòng)態(tài)分配的方法，達(dá)到過(guò)程數(shù)據(jù)端口全地址全功能碼的通信，同時(shí)具備消息數(shù)據(jù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)處理能力。
圖5是其示出了一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制系統(tǒng)。另外，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1或2所述的MVB控制器和應(yīng)用處理器；所述的應(yīng)用處理器用于MVB控制器進(jìn)行設(shè)備配置，過(guò)程數(shù)據(jù)端口配置和啟動(dòng)MVB控制器的過(guò)程。 所述的MVB控制器封裝在FPGA芯片上，外接應(yīng)用處理器?；蛘撸龅腗VB控制器與應(yīng)用處理器封裝在同一個(gè)FPGA芯片上。圖5給出了兩種應(yīng)用系統(tǒng)，一種是使用FPGA基本實(shí)現(xiàn) MVB控制器，外接任何應(yīng)用處理器，兩者采用數(shù)據(jù)、地址和控制總線進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)MVB 總線；另一種是在FPGA中不僅包括了 MVB控制器，還同時(shí)封裝一個(gè)Nios II CPU，兩者采用 Avalon總線通信，實(shí)現(xiàn)真正的SOPC系統(tǒng)，提高系統(tǒng)集成度。與MVB接口部分則采用雙路冗余，輸出信號(hào)有 MVB_IN_A、MVB_0UT_A、MVB_0UTEN_A 和 MVB_IN_B、MVB_0UT_B> MVB_0UTEN_ B兩組，外圍再根據(jù)不同的MVB介質(zhì)采用不同的接口驅(qū)動(dòng)電路，以實(shí)現(xiàn)ESD/EMD/0GF介質(zhì)通
fn °參照?qǐng)D6是過(guò)程數(shù)據(jù)TM動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器封裝接口圖。圖6給出了該MVB 控制器封裝的對(duì)外接口。另外如表1 列出過(guò)程數(shù)據(jù)TM動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器的對(duì)外信號(hào)定義。
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權(quán)利要求
1.一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器，包括物理層編碼模塊、物理層解碼模塊、發(fā)送緩沖模塊、接收緩沖模塊、通信存儲(chǔ)器模塊、地址仲裁模塊和鏈路層控制模塊，其特征在于所述的物理層編碼模塊用于在鏈路層控制模塊的控制下，從發(fā)送緩沖模塊讀出數(shù)據(jù)， 按照MVB數(shù)據(jù)幀格式向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)；所述的物理層解碼模塊用于根據(jù)鏈路層控制模塊指定的接收數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，從MVB總線獲取數(shù)據(jù)幀，將接收到的數(shù)據(jù)幀存入接收緩沖模塊；所述的發(fā)送緩沖模塊用于臨時(shí)存放欲發(fā)送到MVB網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀； 所述的接收緩沖模塊用于臨時(shí)存放解碼器模塊從MVB網(wǎng)絡(luò)上獲取的數(shù)據(jù)幀； 所述地址仲裁模塊用于決定應(yīng)用處理器讀寫通信存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)地址； 所述通信存儲(chǔ)器模塊用于在鏈路層控制模塊的控制下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用處理器與MVB網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換；所述的鏈路層控制模塊用于控制物理層編碼模塊、物理層解碼模塊、發(fā)送緩沖模塊、接收緩沖模塊和通信存儲(chǔ)器模塊完成規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中的所有鏈路層功能；其中，所述通信存儲(chǔ)器模塊包括程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間和過(guò)程數(shù)據(jù)空間所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配控制空間用于記錄過(guò)程數(shù)據(jù)端口的數(shù)量以及啟動(dòng)網(wǎng)卡最新配置；所述過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間用于過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址以及源宿的配置，實(shí)現(xiàn)端口狀態(tài)刷新；所述過(guò)程數(shù)據(jù)空間用于存儲(chǔ)各個(gè)端口的數(shù)據(jù)，并根據(jù)端口類型的源宿，決定向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)或從MVB網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信存儲(chǔ)器模塊還包括 設(shè)備配置空間、消息數(shù)據(jù)隊(duì)列和監(jiān)視數(shù)據(jù)空間；所述的備控制空間用于存放該MVB設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的物理地址，也是監(jiān)視數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的收發(fā)地址，并且標(biāo)識(shí)該設(shè)備的事件優(yōu)先級(jí)；所述的消息數(shù)據(jù)隊(duì)列包括發(fā)送消息FIFO和接收消息FIFO，用于收發(fā)MVB消息數(shù)據(jù)； 所述監(jiān)視數(shù)據(jù)空間用于決定是否向MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)以及發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)的內(nèi)容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配的MVB控制器，其特征在于 根據(jù)上電配置實(shí)現(xiàn)MVB的1類設(shè)備、或2類設(shè)備、或3類設(shè)備、或4類設(shè)備。
4.一種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB處理數(shù)據(jù)方法，其特征在于，包括 獲取配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N ；依次讀取N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的配置信息；當(dāng)N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口的配置信息讀取完畢后，對(duì)于主幀中的過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢，根據(jù)主幀指定的端口和配置信息為所述過(guò)程數(shù)據(jù)輪詢分配的動(dòng)態(tài)地址，獲得相應(yīng)地址的端口配置； 根據(jù)所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口屬性對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 其中，所述的配置信息通過(guò)如下步驟獲得對(duì)于應(yīng)用的N個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)端口和過(guò)程數(shù)據(jù)空間中的N個(gè)地址，在過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間配置所述端口與地址的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述地址進(jìn)行端口配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在獲取配置的過(guò)程數(shù)據(jù)端口個(gè)數(shù)N之前還包括確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過(guò)如下步驟確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢判斷開(kāi)始標(biāo)識(shí)是否為OxAA，如果是，確認(rèn)系統(tǒng)的配置信息配置完畢；
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)以下步驟根據(jù)所述過(guò)程數(shù)據(jù)端口屬性對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理如果該端口屬性為源端口，則從動(dòng)態(tài)分配的過(guò)程數(shù)據(jù)空間地址中讀出數(shù)據(jù)； 如果該端口屬性為宿端口，把得到的從幀寫入動(dòng)態(tài)分配的過(guò)程數(shù)據(jù)空間地址中； 如果主幀中所指定的端口為無(wú)效端口，返回到等待主幀狀態(tài)。
8.—種過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1或2所述的MVB控制器和應(yīng)用處理器；所述的應(yīng)用處理器用于MVB控制器進(jìn)行設(shè)備配置，過(guò)程數(shù)據(jù)端口配置和啟動(dòng)MVB控制器的過(guò)程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的MVB控制器封裝在FPGA芯片上，外接應(yīng)用處理器； 或者，所述的MVB控制器與應(yīng)用處理器封裝在同一個(gè)FPGA芯片上。
全文摘要
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N過(guò)程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配MVB控制器和處理數(shù)據(jù)方法，涉及列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本申請(qǐng)通過(guò)在通信存儲(chǔ)模塊中設(shè)置過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間，通過(guò)過(guò)程數(shù)據(jù)端口地址動(dòng)態(tài)分配空間、過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間將各端口與過(guò)程數(shù)據(jù)配置空間的各地址進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，然后根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系配置端口。通過(guò)本申請(qǐng)可以用較小的過(guò)程數(shù)據(jù)空間實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)全地址全功能碼動(dòng)態(tài)選址；用較少的存儲(chǔ)空間就可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)4096個(gè)端口全地址選址，可更加能靈活地配置為多類MVB設(shè)備；并且設(shè)計(jì)可靠、方便升級(jí)，并且可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合靈活修改。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102523265SQ20111040279
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者嚴(yán)翔, 宋娟, 王立德 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)