本實(shí)用新型涉及軌道交通通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，我國列車車輛通訊網(wǎng)絡(luò)總線主要采用MVB、HDLC、CANOPEN、以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)。多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus，簡稱MVB總線)是一種列車專用總線，遵循IEC61375-1《列車通信網(wǎng)絡(luò)》(簡稱TCN標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)，它是一個開放的通信系統(tǒng)，用于列車車廂和不同設(shè)備間的連接。TCN標(biāo)準(zhǔn)包含兩種總線形式：絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB兩種。原定義WTB用于車廂間連接，MVB用于車廂內(nèi)設(shè)備連接，但現(xiàn)在大多廠家車廂和車廂內(nèi)均采用MVB總線連接，簡化了設(shè)計(jì)過程。MVB總線通信速率為1.5Mbit/s，物理層分為三種：(1)用于短距離傳輸?shù)碾娊橘|(zhì)ESD(RS485，20.0m)；(2)用于中距離傳輸?shù)碾娊橘|(zhì)EMD(變壓器耦合，200.0m)；(3)用于長距離傳輸?shù)墓饨橘|(zhì)(光纖，2.0km)。

近年來，國內(nèi)鐵路行業(yè)MVB網(wǎng)關(guān)也在逐步發(fā)展，但現(xiàn)有的MVB網(wǎng)關(guān)其邏輯單元、RAM和存儲空間都偏小，不能滿足產(chǎn)品日益增加的功能，而且MVB網(wǎng)關(guān)需要搭建外圍電源電路，成本和功耗較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)，能降低成本和功耗，增大存儲空間，以滿足MVB網(wǎng)關(guān)日益增加的功能。

為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)，包括MVB接口電路、MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路、主控核心電路和通信接口電路；

其中，所述MVB接口電路與所述MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路連接；

所述主控核心電路分別與所述MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路、通信接口電路連接；

所述MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路包括型號為XC6SLX9的FPGA芯片。

進(jìn)一步的，所述MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路還包括：時鐘電路、復(fù)位電路、電源監(jiān)測電路和ROM接口電路；

所述FPGA芯片分別與所述時鐘電路、復(fù)位電路、電源監(jiān)測電路、ROM接口電路連接。

進(jìn)一步的，所述主控核心電路是型號為LPC1778的微控制器。

進(jìn)一步的，所述MVB接口電路包括：第一MVB總線驅(qū)動器、第一隔離變壓器、第一MVB接口、第二MVB總線驅(qū)動器、第二隔離變壓器和第二MVB接口；

所述第一MVB總線驅(qū)動器與所述MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路連接；

所述第一隔離變壓器分別與所述第一MVB總線驅(qū)動器、第一MVB接口連接；

所述第二MVB總線驅(qū)動器與所述MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路連接；

所述第二隔離變壓器分別與所述第二MVB總線驅(qū)動器、第二MVB接口連接。

進(jìn)一步的，所述第一MVB總線驅(qū)動器是型號為MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB總線驅(qū)動器；

所述第二MVB總線驅(qū)動器是型號為MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB總線驅(qū)動器。

進(jìn)一步的，所述第一隔離變壓器是型號為T60403-Y4021-X123的隔離變壓器；

所述第二隔離變壓器是型號為T60403-Y4021-X123的隔離變壓器。

進(jìn)一步的，所述通信接口電路為RS485\RS232接口電路。

進(jìn)一步的，所述RS485\RS232接口電路包括型號為SP485EEN\SP202EEN的協(xié)議控制器。

可見，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)，包括MVB接口電路、MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路、主控核心電路和通信接口電路。其中，MVB接口電路和MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路連接，主控核心電路分別與MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路、通信接口電路連接，實(shí)現(xiàn)了MVB和其他通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，主要應(yīng)用在地鐵、輕軌列車和城市軌道交通系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)MVB網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的互聯(lián)功能。相比于現(xiàn)有的MVB網(wǎng)關(guān)，本發(fā)明采用的MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路包括型號為XC6SLX9的FPGA芯片，其具有9152個邏輯單元，分布式RAM有90Kb，配置有4MB存儲器，具有低功耗、低成本、高性能的特性，降低了MVB網(wǎng)關(guān)的生產(chǎn)成本，滿足MVB網(wǎng)關(guān)日益增加的功能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的MVB接口電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

參見圖1，是本實(shí)用新型提供的基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該MVB網(wǎng)關(guān)包括：MVB接口電路101、MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102、主控核心電路103和通信接口電路104。

其中，MVB接口電路101與MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102連接。主控核心電路103分別與MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102、通信接口電路104連接。MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102包括型號為XC6SLX9的FPGA芯片。

在本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA芯片是型號為XC6SLX9的芯片，其為Spartan-6系列FPGA芯片，不僅擁有業(yè)界領(lǐng)先的系統(tǒng)集成能力，同時還能實(shí)現(xiàn)適用于大批量應(yīng)用的最低總成本。該系列由13個成員組成，可提供的密度從3,840個邏輯單元到147,443個邏輯單元不等。與上一代Spartan3系列相比，該系列功耗僅為其50％，且速度更快、連接功能更豐富全面。Spartan-6系列采用成熟的45nm低功耗銅制程技術(shù)制造，實(shí)現(xiàn)了性價比與功耗的完美平衡，能夠提供全新且更高效的雙寄存器6輸入查找表(LUT)邏輯和一系列豐富的內(nèi)置系統(tǒng)級模塊，其中包括18Kb(2x9Kb)Block RAM、第二代DSP48A1Slice、SDRAM存儲器控制器、增強(qiáng)型混合模式時鐘管理模塊、SelectIO技術(shù)、功率優(yōu)化的高速串行收發(fā)器模塊、PCI Express兼容端點(diǎn)模塊、高級系統(tǒng)級電源管理模式、自動檢測配置選項(xiàng)，以及通過AES和Device DNA保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)型IP安全性。這些優(yōu)異特性以前所未有的易用性為定制ASIC產(chǎn)品提供了低成本的可編程替代方案。

進(jìn)一步的，本實(shí)用新型使用的Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX9邏輯單元有9152個，分布式RAM有90Kb，Block RAM有576Kb，可以滿足功能增加需求。Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX9廣泛支持第三方SPI(高達(dá)4位寬度)和NOR閃存，相比現(xiàn)有技術(shù)的Spartan3系列FPGA芯片XC3S200，Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX9能接SPI總線的ROM，編程速度快、可靠性高。其次，XC6SLX9芯片內(nèi)置了1.2V電源，省去了外圍搭建1.2V電源電路，相比現(xiàn)有技術(shù)，電磁兼容性能更加穩(wěn)定。1.2V內(nèi)核電壓具備內(nèi)核節(jié)電模式，支持零功耗，更加節(jié)能。Spartan6(XC6SLX9)在工藝上比Spartan3(XC3S200)具有較大提升，Spartan6僅有50％的動態(tài)功耗和40％的靜態(tài)功耗，在節(jié)能綠色環(huán)保方面更加優(yōu)秀。另外，芯片XC6SLX9的配置ROM芯片M25P40，是4Mb(512K×8)FLASH存儲器,有先進(jìn)的寫保護(hù)機(jī)制,使用高速的SPI總線進(jìn)行通信。存儲器能在單位時間內(nèi)編輯1-256字節(jié)，使用頁編輯指令。存儲器有8個扇區(qū)，每個扇區(qū)有256頁，每頁有256字節(jié)。這樣整個存儲器可以看成2048頁或524,288字節(jié)組成.。存儲器可以通過完全刪除擦除或通過扇區(qū)擦除指令進(jìn)行扇區(qū)擦除。最后，Spartan6(XC6SLX9)是基于45nm、9金屬銅層、雙柵極氧化層工藝技術(shù)，具有高級功耗管理技術(shù)，具有低功耗，低成本，高性能的特性，適合于大批量量產(chǎn)。

參見圖2，圖2是本實(shí)用新型提供的MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102還包括：FPGA芯片201、電源接口電路202、主控電路203、時鐘電路204、復(fù)位電路205、電源監(jiān)測電路206和ROM接口電路207。其中，F(xiàn)PGA芯片201分別與電源接口電路202、主控電路203、時鐘電路204、復(fù)位電路205、電源監(jiān)測電路206和ROM接口電路207連接。

參見圖3，圖3是本實(shí)用新型提供的MVB接口電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該MVB接口電路101包括：第一MVB總線驅(qū)動器301、第一隔離變壓器302、第一MVB接口303、第二MVB總線驅(qū)動器304、第二隔離變壓器305和第二MVB接口306。其中，第一MVB總線驅(qū)動器301與MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102連接。第一隔離變壓器302分別與第一MVB總線驅(qū)動器301、第一MVB接口303連接。第二MVB總線驅(qū)動器304與MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102連接。第二隔離變壓器305分別與第二MVB總線驅(qū)動器304、第二MVB接口306連接。MVB接口電路101通過MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102與主控核心電路103連接；設(shè)備數(shù)據(jù)自主控核心電路103發(fā)送至MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102編碼后，通過MVB總線驅(qū)動器和隔離變壓器發(fā)送到MVB總線上。另外，MVB接口電路101同樣接收MVB總線上的數(shù)據(jù)，通過隔離變壓器和MVB總線驅(qū)動器后發(fā)送至MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路102解碼后傳送至主控核心電路103。

在本實(shí)施例中，第一MVB總線驅(qū)動器301是型號為MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB總線驅(qū)動器。第二MVB總線驅(qū)動器304是型號為MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB總線驅(qū)動器。第一隔離變壓器302是型號為T60403-Y4021-X123的隔離變壓器。第二隔離變壓器302是型號為T60403-Y4021-X123的隔離變壓器。

在本實(shí)施例中，主控核心電路103是型號為LPC1778的微控制器。通信接口電路104為RS485\RS232接口電路。RS485\RS232接口電路包括型號為SP485EEN\SP202EEN的協(xié)議控制器。Cortex-M3微控制器LPC1778主要是對接收到MVB總線數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和校驗(yàn)，再通過RS485\RS232接口電路發(fā)送出去；同時LPC1778也可以將RS485\RS232接口數(shù)據(jù)傳送到MVB總線。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于很好的將MVB總線協(xié)議數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)編解碼，實(shí)現(xiàn)MVB和485\232之間的協(xié)議數(shù)據(jù)互換，該網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)具有抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)用方便、通用性強(qiáng)等功能，解決了列車總線間接口問題，適合在鐵路行業(yè)內(nèi)推廣。

由上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于FPGA芯片的MVB網(wǎng)關(guān)，包括MVB接口電路、MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路、主控核心電路和通信接口電路。其中，MVB接口電路和MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路連接，主控核心電路分別與MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路、通信接口電路連接，實(shí)現(xiàn)了MVB和其他通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，主要應(yīng)用在地鐵、輕軌列車和城市軌道交通系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)MVB網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的互聯(lián)功能。相比于現(xiàn)有的MVB網(wǎng)關(guān)，本發(fā)明采用的MVB協(xié)議轉(zhuǎn)換電路包括型號為XC6SLX9的FPGA芯片，其具有9152個邏輯單元，分布式RAM有90Kb，配置有4MB存儲器，具有低功耗、低成本、高性能的特性，降低了MVB網(wǎng)關(guān)的生產(chǎn)成本，滿足MVB網(wǎng)關(guān)日益增加的功能。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。