多功能車輛總線控制器芯片(MVBC)的幀收發(fā)器設(shè)計 [日期：2005-3-22] 來源：21IC中國電子網(wǎng) 作者：成都電子科技大學微電子與固體電子學院 李慶鋒 盧豫曾 [字體：模塊、Decoder模塊的設(shè)計實現(xiàn)；最后介紹了該模塊的驗證方案。

關(guān)鍵詞：MVB；WTB；MVBC；CRC；曼徹斯特碼

1 前言

隨著嵌入式微機控制技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代列車的過程控制已從集中型的直接數(shù)字控制系統(tǒng)發(fā)展成為基于網(wǎng)絡(luò)的分布式控制系統(tǒng)。基于分布式控制的MVB（多功能車輛總線）是IEC61375-1(1999)TCN（列車通信網(wǎng)絡(luò)國際標準）的推薦方案，它與WTB(絞線式列車總線)構(gòu)成的列車通訊總線具有實時性強、可靠性高的特點。列車車輛的現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢與可靠性、安全性、通訊實時性的要求使MVB逐漸成為下一代車輛的通訊總線標準。

MVB 是主要用于有互操作性和互換性要求的互聯(lián)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通訊總線，除用于車輛通訊，也可用作其它現(xiàn)場總線。

MVB與MVBC密不可分，MVBC(多功能車輛總線控制器)是MVB總線上的新一代核心處理器，它獨立于物理層和功能設(shè)備，為在總線上的各個設(shè)備提供通訊接口和通訊服務(wù)。MVBC與上一代MVB通信控制器BAP15-2/3在性能上有了很大的提高，是目前MVB總線上最先進的通信控制器。

MVB總線通過總線適配器與MVBC相連，根據(jù)IEC-61375，MVB總線上采用曼徹斯特碼，并每64位幀數(shù)據(jù)后加以8位CRC校驗碼。MVB的幀分為主幀和從幀，分別由幀頭、數(shù)據(jù)、校驗碼以及幀尾構(gòu)成，不同幀的類型通過幀頭來判別。

MVB與MVBC之間數(shù)據(jù)通信在MVBC中由幀收發(fā)器來完成，包括幀的發(fā)送接收控制、曼徹斯特編解碼以及CRC校驗碼的產(chǎn)生與數(shù)據(jù)校驗。幀收發(fā)器在MVBC中起著數(shù)據(jù)鏈路層的底層數(shù)據(jù)處理的作用，是MVBC芯片的設(shè)計難點之一，該模塊的設(shè)計實現(xiàn)對于整個MVBC的開發(fā)有著重要的作用。

本文主要介紹位于MVBC總線物理層接口的幀收發(fā)器模塊的算法和實現(xiàn)方法。

2 MVBC簡介

MVBC可通過配置應(yīng)用在IEC.TCN標準的Class1,2,3，4設(shè)備當中�？偩�連接可編程車載電子設(shè)備，也連接一些簡單的傳感器及執(zhí)行機構(gòu)，最多可尋址4096個設(shè)備。

MVBC把來自于MVB總線的串行化信號轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字節(jié)，也把需發(fā)送的字節(jié)交由串行化電路發(fā)送到傳輸介質(zhì)上。MVBC可根據(jù)配置實現(xiàn)總線主與總線從的功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層以及一部分傳輸層的數(shù)據(jù)處理，并通過通訊存儲器來與上層軟件交互�？偩�控制器內(nèi)部包含編碼/譯碼電路和控制通信存儲器所需的邏輯電路，用來控制幀的發(fā)送和接收（如沖突檢測、幀的前導比特處理、CRC校驗位的處理等）；對輸入幀譯碼并檢驗其有效性；把數(shù)據(jù)存放到相應(yīng)的通信存儲器中。

圖2-1：MVBC結(jié)構(gòu)框圖

3 幀收發(fā)器的設(shè)計

MVBC中的幀收發(fā)器主要負責幀的發(fā)送、接收，包括曼徹斯特碼的編碼、解碼，CRC（循環(huán)冗余檢測碼）的產(chǎn)生與校驗，不同類型幀的構(gòu)建與識別，以及碼錯的識別和沖突的檢測等。其中曼徹斯特編解碼以及CRC校驗為主要的算法。

3．1 曼徹斯特編碼、解碼器的設(shè)計

MVB總線上的串行數(shù)據(jù)采用曼徹斯特碼，曼徹斯特編碼中的每個數(shù)據(jù)位應(yīng)用以下規(guī)范編碼：

a）一個“1”的編碼在位元的前半部分位“高”，后半部分為“低”；

b）一個“0”的編碼在位元的前半部分位“低”，后半部分為“高”；

如圖2-4所示：

圖2-4：曼徹斯特編碼規(guī)范示意圖

如果曼徹斯特碼中出現(xiàn)整個位元的高電平（NH）或整個位元的低電平(NL)，則被認為非數(shù)據(jù)符，用于特殊場合，如：幀頭，幀尾標識。

（1）曼徹斯特編碼器

根據(jù)曼徹斯特碼的編碼要求，曼徹斯特編碼器其電路實現(xiàn)如圖2-5所示：

串行數(shù)據(jù)在1.5M時鐘的上升沿處從上一級的移位寄存器輸出，在高、低電平時與1.5M時鐘相異或，結(jié)果得到與上面編碼規(guī)則相符的曼徹斯特碼。

多功能車輛總線控制器芯片(MVBC)的幀收發(fā)器設(shè)計 [日期：2005-3-22] 來源：21IC中國電子網(wǎng) 作者：成都電子科技大學微電子與固體電子學院 李慶鋒 盧豫曾 [字體：模塊、Decoder模塊的設(shè)計實現(xiàn)；最后介紹了該模塊的驗證方案。

關(guān)鍵詞：MVB；WTB；MVBC；CRC；曼徹斯特碼

1 前言

隨著嵌入式微機控制技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代列車的過程控制已從集中型的直接數(shù)字控制系統(tǒng)發(fā)展成為基于網(wǎng)絡(luò)的分布式控制系統(tǒng)。基于分布式控制的MVB（多功能車輛總線）是IEC61375-1(1999)TCN（列車通信網(wǎng)絡(luò)國際標準）的推薦方案，它與WTB(絞線式列車總線)構(gòu)成的列車通訊總線具有實時性強、可靠性高的特點。列車車輛的現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢與可靠性、安全性、通訊實時性的要求使MVB逐漸成為下一代車輛的通訊總線標準。

MVB 是主要用于有互操作性和互換性要求的互聯(lián)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通訊總線，除用于車輛通訊，也可用作其它現(xiàn)場總線。

MVB與MVBC密不可分，MVBC(多功能車輛總線控制器)是MVB總線上的新一代核心處理器，它獨立于物理層和功能設(shè)備，為在總線上的各個設(shè)備提供通訊接口和通訊服務(wù)。MVBC與上一代MVB通信控制器BAP15-2/3在性能上有了很大的提高，是目前MVB總線上最先進的通信控制器。

MVB總線通過總線適配器與MVBC相連，根據(jù)IEC-61375，MVB總線上采用曼徹斯特碼，并每64位幀數(shù)據(jù)后加以8位CRC校驗碼。MVB的幀分為主幀和從幀，分別由幀頭、數(shù)據(jù)、校驗碼以及幀尾構(gòu)成，不同幀的類型通過幀頭來判別。

MVB與MVBC之間數(shù)據(jù)通信在MVBC中由幀收發(fā)器來完成，包括幀的發(fā)送接收控制、曼徹斯特編解碼以及CRC校驗碼的產(chǎn)生與數(shù)據(jù)校驗。幀收發(fā)器在MVBC中起著數(shù)據(jù)鏈路層的底層數(shù)據(jù)處理的作用，是MVBC芯片的設(shè)計難點之一，該模塊的設(shè)計實現(xiàn)對于整個MVBC的開發(fā)有著重要的作用。

本文主要介紹位于MVBC總線物理層接口的幀收發(fā)器模塊的算法和實現(xiàn)方法。

2 MVBC簡介

MVBC可通過配置應(yīng)用在IEC.TCN標準的Class1,2,3，4設(shè)備當中�？偩�連接可編程車載電子設(shè)備，也連接一些簡單的傳感器及執(zhí)行機構(gòu)，最多可尋址4096個設(shè)備。

MVBC把來自于MVB總線的串行化信號轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字節(jié)，也把需發(fā)送的字節(jié)交由串行化電路發(fā)送到傳輸介質(zhì)上。MVBC可根據(jù)配置實現(xiàn)總線主與總線從的功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層以及一部分傳輸層的數(shù)據(jù)處理，并通過通訊存儲器來與上層軟件交互。總線控制器內(nèi)部包含編碼/譯碼電路和控制通信存儲器所需的邏輯電路，用來控制幀的發(fā)送和接收（如沖突檢測、幀的前導比特處理、CRC校驗位的處理等）；對輸入幀譯碼并檢驗其有效性；把數(shù)據(jù)存放到相應(yīng)的通信存儲器中。

圖2-1：MVBC結(jié)構(gòu)框圖

3 幀收發(fā)器的設(shè)計

MVBC中的幀收發(fā)器主要負責幀的發(fā)送、接收，包括曼徹斯特碼的編碼、解碼，CRC（循環(huán)冗余檢測碼）的產(chǎn)生與校驗，不同類型幀的構(gòu)建與識別，以及碼錯的識別和沖突的檢測等。其中曼徹斯特編解碼以及CRC校驗為主要的算法。

3．1 曼徹斯特編碼、解碼器的設(shè)計

MVB總線上的串行數(shù)據(jù)采用曼徹斯特碼，曼徹斯特編碼中的每個數(shù)據(jù)位應(yīng)用以下規(guī)范編碼：

a）一個“1”的編碼在位元的前半部分位“高”，后半部分為“低”；

b）一個“0”的編碼在位元的前半部分位“低”，后半部分為“高”；

如圖2-4所示：

圖2-4：曼徹斯特編碼規(guī)范示意圖

如果曼徹斯特碼中出現(xiàn)整個位元的高電平（NH）或整個位元的低電平(NL)，則被認為非數(shù)據(jù)符，用于特殊場合，如：幀頭，幀尾標識。

（1）曼徹斯特編碼器

根據(jù)曼徹斯特碼的編碼要求，曼徹斯特編碼器其電路實現(xiàn)如圖2-5所示：

串行數(shù)據(jù)在1.5M時鐘的上升沿處從上一級的移位寄存器輸出，在高、低電平時與1.5M時鐘相異或，結(jié)果得到與上面編碼規(guī)則相符的曼徹斯特碼。