[发明专利]一种基于FPGA的自适应MVBC接口转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能车辆总线控制器MVBC(Multifunction Vehicle Bus Controller，MVBC)多接口转换器设计方法，特别是一种基于FPGA的具有自适应能力的MVBC多接口转换器，可用于解决多功能车辆总线网络系统中由于各MVBC接口单一而需要外扩接口转换或网关而引起的应用局限以及高成本的问题，为多功能车辆总线网络的广泛应用提供解决方案。

背景技术

多功能车辆总线控制器MVBC作为MVB总线上的核心通信单元，通过接口与列车其它设备通信并接入列车通信网络，并通过MVB进行相关数据通信。MVBC控制器根据配置可作为MVB网络1类、2类、3类、4类或5类设备，可具有过程数据、消息数据、用户可编程、总线管理以及网关等功能。

无论是国外如西门子、庞巴迪、杜根还是国内如大连海天等国内外列车通信网络厂商，其MVBC控制器接口简单，只提供串口、USB、PC104或以太网中的一种或两种，这样导致当与其它不同接口设备连接时，需要额外的接口转换器。而现有的MVBC接口转换器存在如下问题：接口转换类型单一，如只能从串口转换到USB口，或USB口转换到PC104等。因此，导致其应用受限，也就是说对应不同接口的设备需要不同的接口转换器，通用性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有接口转换器因接口单一而存在的问题，提供一种基于FPGA的接口自适应的MVBC接口转换器，使MVBC具有串口、RS-485、USB、PC104以及以太网的接口能力，以提高MVBC的适用性，实现与列车其它设备的通用连接。

本发明提供一种基于FPGA的自适应MVBC接口转换器，包括：FPGA模块、MVBC模块、串行接口模块、USB接口模块、PC104接口模块和以太网接口模块。其中MVBC模块通过FPGA模块可分别和串行接口模块、USB接口模块、PC104接口模块以及以太网接口模块进行通信。其总体结构框图如图1所示。

所述的FPGA模块为自适应MVBC接口转换器的主控模块，其主要芯片为ALTERA公司的FPGA EP4CE6F17C8。通过FPGA模块，既可以采用拨码开关来手动选择MVBC与串行接口模块、USB接口模块、PC104接口模块和以太网接口模块中某一模块进行连接，也可以监视串行接口模块、USB接口模块、PC104接口模块和以太网接口模块的数据流，自动实现MVBC模块与串行接口模块、USB接口模块、PC104接口模块和以太网接口模块中某一模块进行连接。此外，FPGA模块包含晶振和复位电路，为FPGA模块提供时钟和复位信号。而且，FPGA模块驱动LED状态显示电路，分别提供电源指示、工作指示、串口连接指示、USB连接指示、PC104连接指示和以太网连接指示。

所述的MVBC模块为自适应MVBC接口转换器的MVB网络接入模块，采用杜根的D013 MVB控制器。通过该模块自适应MVBC接口转换器可以接入MVB网络，实现与MVB网络中其它设备之间的通信。为实现该模块和FPGA模块之间的接口为SPI，并将MVB网络数据通过SPI传输至FPGA模块，配置该模块的MODE2和MODE1引脚为“高”和“低”电平，即逻辑“1”和“0”。此外，为了实现该模块的电气中距离传输（也即是说传输距离不大于200米），模块的MODE0引脚应该配置为“高”电平，即逻辑“1”。而且，为了使该模块在上电/掉电或其它低电压情况下能恢复正常工作，通过FPGA模块向该模块的/RES引脚提供复位信号。

所述的串行接口模块为自适应MVBC接口转换器的串口接入模块，其主要芯片为Maxim公司的MAX3232CAE。通过该模块自适应MVBC接口转换器与RS-232接口，实现MVBC与其它串口设备之间的通信。该模块通过T1IN引脚和R1OUT引脚与FPGA模块连接，T1IN引脚上拉，保持输入引脚稳定状态。

所述的USB接口模块为自适应MVBC接口转换器的USB接入模块，其主要芯片为Maxim公司的MAX3420E。通过该模块自适应MVBC接口转换器可以与USB接口，实现MVBC与其它U口设备之间的通信。该模块通过SPI接口与FPGA模块连接，并通过中断INT引脚与FPGA模块连接通知USB发生的事件。此外，为了使该模块在上电/掉电或其它异常情况下能恢复正常工作，通过FPGA模块向该模块/RES引脚提供复位信号。