电子产品世界

　　目前主流的列车通信网络(TCN)由绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)组成，今天我们来了解为互连车辆而设计的串行数据通信总线WTB，其作为列车车厢间通信的总线协议如何控制着整个列车的网络通信的正常运行。

　　1、WTB概述

　　WTB为绞线式列车总线，它是以德国DINV3322和意大利CD450高速列车的数据通信经验为基础而制定的，常用于相互连挂和解连的重联车辆。WTB使用专用屏蔽双绞线电缆。电线的布置采用冗余原则，在各个车辆的每一侧各有一根电缆。为适应频繁改变其组成的列车组，WTB被设计成通过手插式跨接电缆或自动连接器来实现车辆之间的互连。

　　图1列车通信网络

　　由于WTB采用双绞屏蔽线工作，所以其传输速率为1Mbit/s，并采用规定型号的电缆。WTB满足UIC556的要求，它定义了由最多22个客车组成的UIC列车的通信要求，长度可达860m，更长的距离和更多的节点(最多62个)均可实现。WTB介质是由不同车辆上的电缆节点链接而成。

　　图2列车

　　2、WTB的数据帧结构

　　WTB数据帧格式包括总线主发布的主帧数据和从设备响应的从帧数据，主帧与从帧组成一个报文，且主帧与从帧的格式是统一的，如下图3所示。所有帧数据具有相同的编码结构，并服从ISO/IEC3309标准中HDLC信号一致的结构。6位的帧头和2位高电平的终止分界符不属于帧数据，但它们属于WTB帧的组成部分。

　　图3 WTB拓扑结构

　　帧头(SH)：帧头由曼彻斯特编码器产生，且由曼彻斯特译码器去掉，长度为16~32位，默认值是16位。

　　帧数据标志(DS/DE)：帧数据使用两个8位的标志分界符确定帧的开始和结束。

　　目标设备DD：表示接收数据帧的8位节点地址，范围在1到63之间，该范围是初运行过程分配的。地址255是所有节点接听的广播地址。

　　链路控制LC：用来区分请求帧(主帧)和响应帧(从帧)。若LC的最高位为“1”时，说明该数据帧为请求帧(主帧)，若LC的最高位“0”时，说明该数据帧为响应帧(从帧)。

　　设备源SD：发送帧节点的物理地址。

　　链路数据长度：数据帧发送的有效链路数据长度，范围是0~128字节。

　　终止分界符ED: 2位高电平。

　　具体的数据编码结构如下图4所示：

　　图4 WTB数据序列

　　编码过程中帧头遵循曼彻斯特编码原则(从高到低为0，从低到高位1)。一帧信号由帧头开始，帧头由电平为“1”的起始“S”开始，随后是若干个(“0”，“1”)位对，最后一位为“1”。帧开始和结束识别标志位为01111110，帧最后由2位高电平的终止分界符结束，回归闲置电平，如图4红色标志所示。

　　3、WTB的数据类型

　　WTB规定了3种不同类型的数据：

　　(1)过程数据

　　过程数据报文是由一个过程数据请求帧和紧随其后的过程数据响应帧组成，用于更新分布过程数据库，属于周期性数据，具体结构如下图5所示。

　　图5 过程数据结构

　　(2)消息数据

　　消息数据是指冗长但不频繁的数据项，数据项被拆分为小包并按需发送，用于消息传送，属于偶发性数据，具体结构如下图6所示。

　　图6 消息数据结构

　　(3)监督数据

　　监督数据用于总线的监视、控制和管理，以保证过程数据和消息数据在总线上的顺利传输，具体结构如下图7所示。

　　图7 监督数据结构

　　4、 实例应用

　　(1) 现场模拟WTB车辆通信协议，使用致远电子最新推出的“数据挖掘型”示波器ZDS4054 Plus，其免费标配WTB协议解码功能，可对全内存512Mpts的数据进行解码，且可对整个车辆车厢与车厢之间的通讯信号监测，如下图8所示：

　　图8 WTB解码

　　(2) 如下图9所示，可查看主帧数据和从帧数据的解码情况，了解发送的数据属于哪种数据类型。可对长时间监测的数据进行异常分析，可在示波器的缩放模式下使用双ZOOM多窗口显示的功能，对信号进行多窗口异常监测和分析。

　　图9 WTB细节分析

　　(3)、WTB解码提供协议触发功能，通过触发方式定位感兴趣信号，可对数据帧中的数据或地址进行触发，从而定位异常，如下图10所示，设置数据触发方式，对数据帧中的数据进行触发。

　　图10 WTB协议触发

　　协议触发结果如下图11所示：

　　图11 WTB协议触发结果

关键词： TCN MVB