基于ARM7的MVB_CAN網(wǎng)關(guān)設(shè)計

摘要：介紹了用于機車內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊的MVB網(wǎng)絡(luò)和CAN總線網(wǎng)絡(luò)的報文結(jié)構(gòu)，給出了MVB-CAN總線網(wǎng)關(guān)的硬件和軟件實現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：MVB；CAN；MVB-CAN網(wǎng)關(guān)

0 引言
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，機車信息化控制技術(shù)向著更高的方向發(fā)展。為此，IEC制定出新的列車通信網(wǎng)路國際標(biāo)準(zhǔn)TCN(機車通信
網(wǎng)絡(luò))，以滿足列車微機控制系統(tǒng)中對車載數(shù)據(jù)通信網(wǎng)提出的新要求。
按照TCN標(biāo)準(zhǔn)，列車通信網(wǎng)可分為兩級：第一級是WTB絞線式列車總線(Wired Train Bus)，可實現(xiàn)車輛間的數(shù)據(jù)通信；第二級是MVB(Mul-
tifunction Vehicle bus)多功能車輛總線，主要實現(xiàn)同一個車輛內(nèi)各個功能控制單元之間的數(shù)據(jù)通信。
多功能車輛總線(MVB)是主要用于有互操作性和互換性要求的互連設(shè)備之間進行串行數(shù)據(jù)通信的一種總線，MVB以其高實時性、高可靠性及可管理性等多方面的優(yōu)勢而廣泛的應(yīng)用在列車總線控制當(dāng)中。
控制器局部網(wǎng)(CAN-CONTROLLER AREANETWORK)是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用推出的一種多主機局部網(wǎng)。由于該網(wǎng)的卓越性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多領(lǐng)域。
對于現(xiàn)在的機車總線通信，MVB總線主要應(yīng)用在單臺機車內(nèi)的車載設(shè)備間的通訊，而CAN總線則用于車載設(shè)備內(nèi)部模塊間的數(shù)據(jù)通訊。因
此，實現(xiàn)CAN總線與MVB總線之間的通信就成為工程實踐中一個必須解決的問題。

1 報文
1．1 CAN報文
CAN報文主要包括數(shù)據(jù)幀、遠程幀、出錯幀、超載幀等四種幀。
在總線中傳送的報文，每幀一般由7部分組成。CAN協(xié)議支持兩種報文格式，它們之間唯一的不同是標(biāo)識符(ID)長度不同。它們的標(biāo)準(zhǔn)格
式為11位，擴展格式為29位。
在標(biāo)準(zhǔn)格式中，報文的起始位通常也稱為幀起始(SOF)，之后，一般是由11位標(biāo)識符和遠程發(fā)送請求位(RTR)組成的仲裁場。RTR位用于標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請求幀，請求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)。控制場的包括的標(biāo)識符擴展位(IDE)用于指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴展格式。此外，它還包括一個保留位，以便為將來擴展使用。它的最后四個字節(jié)用來指明數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)的長度(DLC)。數(shù)據(jù)場范圍為0～8個字節(jié)，其后有一個檢測數(shù)據(jù)錯誤的循環(huán)冗余檢查(CRC)。CAN的標(biāo)準(zhǔn)幀格式如圖1所示。

應(yīng)答場通常(ACK)包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯1)，這時，正確接收報文的接收站會發(fā)送主控電平(邏輯0)覆蓋它。用這種方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個站能正確接收到報文。報文的尾部應(yīng)由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位，如果這時沒有站進行總線存取，則總線將處于空閑狀態(tài)。
1．2 MVB報文
MVB報文主要包括兩種幀：主幀和從幀。其中主幀只能由總線主設(shè)備發(fā)送，而從幀則為響應(yīng)主幀而由從設(shè)備發(fā)送。
主幀應(yīng)傳送16位數(shù)據(jù)字，發(fā)送的數(shù)據(jù)字的第一位應(yīng)為它的最高有效位，用bit0來表示，其內(nèi)容為16位字中的最高前四位，應(yīng)為FCODE。次有效的后12位用于表示Focde所指定的地址或參數(shù)。因此，主幀有固定的格式，為34 bit(9 bit主幀分界符+16 bit數(shù)據(jù)位+8 bit校驗位+1bit終止分界符)。一個主幀應(yīng)以主起始分界符開始，其后為16位幀數(shù)據(jù)，接著為8位校驗序列。MVB的主幀格式如圖2所示。

一個從幀應(yīng)以從幀起始分界符開始，接著為16、32、64、128或256位幀數(shù)據(jù)，在每64個數(shù)據(jù)位后還包含一個8位的校驗序列或當(dāng)幀數(shù)據(jù)只有16或32位時將一個8位的校驗序列附在其后，其MVB的從幀格式如圖3所示。