MVB-Ethernet网关设计与时延分析-论文.pdf

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1、第38卷第2期北京交通大学学报Vo1．38No．22014年4月J0URNAL0FBEI．IING_IIA0T0NGUNIVERSITYApr．2014文章编号：1673—0291(2014)02—0106—06DOI：10．11860~．issn．1673—0291．2014．02．19MVB．Ethernet网关设计与时延分析严翔，王立德，杨宁，中萍(北京交通大学电气工程学院，北京100044)摘要：分析了一种多功能车辆总线和工业以太网协议转换网关，软硬件设计方案及其实现原理，该设备具有以太网和MVB跨总线通信能力，通过网络配置灵活的支持MVB过程数

2、据，消息数据和以太网通信．分析了影响网关实时性的关键因子TCP时延，为了控制网络时延，分析和对比了3种不同的改进方案的实时性能，并对最优方案进行了时延计算和实验验证，实验结果满足列车网络通信实时性要求．关键词：以太网；MVB；网关；实时性中图分类号：U285．4文献标志码：ADesignandanalysisofMVB-EthernetgatewayYANXiang，WANGLide，YANGNing，SHENPing(SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing10004

3、4，China)Abstract：ThisarticleintroducesamultifunctionvehiclebusandindustrialEthernetprotocolconversiongateway，hardwareandsoftwaredesignschemeandrealizationprinciplewithEthernetandMVBbuscommunicationability．Afteranalyzingthekeyfactorsaffectingthegatewayreal—timeperformance，threedif

4、ferentimprovedmethodsonreal—timeperformancesarecomparedandanalyzed．Theoptimalmethodhasbeenchosenandtested；experimentalresultsaregiventoillustratetheeffectivenessoftheproposedmethod．Keywords：Ethernet；multifunctionvehiclebus(MVB)；Gateway；real—time传统的列车控制网络有TCN，Arcnet，world络特点比较具有拓扑

5、多样，通信速率高，节点数不受FIP，LonWorks等，可以基本上满足列车上各种设限，资源共享能力强等优点．随着技术的不断完善和备的监控需要，其中应用较为广泛的是列车控制网可靠性的提高，以太网在列车的应用发展很快，目前络(TCN)l，主要包括了列车级总线(wTB)，车辆的应用主要有两种方式：和原有的现场总线相结合，级总线(MvB)及实时协议(RTP)．但这些车载总线或者独立采用以太网作为控制网络．第一种方式可的传输速率较低，当传输内容增多时，带宽将成为瓶以很好的利用原先的控制网络，具有较好的经济效颈，较为单一的拓扑结构也无法满足多元化信息需益，有研究者做

6、了一些相关工作，文献[2]介绍了一求，并且由于大多采用专用的芯片，成本高、开发难种基于ARM7的MVB—Ethernet转换装置，采用的度大，如何提升网络吞吐能力是列车控制网络发展是10Mbps的网卡，性能一般，对于实时性缺乏更进需要解决的问题．一步的研究；文献[3-4]分析了EthernetPowerlink，工业以太网是基于IEEE802．3(Ethernet)的EtherCAT等实时以太网协议，但对于一般的工业强大的区域和单元网络，以太网和常见列车控制网以太网在和其他总线转换工作的实时性没有进行应收稿日期：2013．05—23基金项目：中央高校基本

7、科研业务费专项资金资助(E14JB00080)作者简介：严翔(1986一)，男，浙江绍兴人，博士生．研究方向为牵引传动与控制网络．emaih09117350@bjtu．edu．cn王立德(1960一)，男，辽宁锦州人，教授，博士生导师．email：ldwang@bjtu．edu．cn．北京交通大学学报第38卷能，采用40MHz的总线速率，两片FPGA控制器之前两个字节由l2位的端口号和4位的功能码组成，间则采用自定义并行总线进行数据交换，采用24剩下32字节为数据部分．功能码为0～3的过程数MHz时钟信号．据不足32字节的部分补0，消息数据使用设备地址T

8、rafficMemory(数据空间)用于业务数据的存填充端口号，功能码设为12．