铁路列车之间的通信协议（多功能车辆总线 MVB 协议） 2016-10-25致远电子 随着铁路的快速发展，多功能车辆总线 MVB 协议已经成为高速电力列车控制系统的关键技术，可用于列车状态检测、故障诊断以及车载设备开发和调试等操作。今天我们一起来深扒 MVB 协议。 一、MVB 介绍 TCN 是铁路列车车辆之间和车辆内部可编程设备互联传送控制、检测与诊断信息的数据通信网络。MVB 为多功能车辆总线，它是列车通信网 TCN 的一部分，TCN 网络由 WTB+MVB 构成。MVB 是一种主要用于对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线，它将位于同一车辆，或不同车辆中的标准设备连接到列车通信。其固定传输速率为 1.5Mbit/s。 图 1 列车通信网络 列车通信网络通常采用分层结构，根据列车控制的特点分为上下两层，每一层根据不同的特性要求相应有不同适用局部网络，包括列车总线层（WTB）和多功能车辆总线层（MVB）。车辆总线负 责同一车厢内部各种可编程终端装置的连接，列车总线负责不同车辆单元中的网络节点连接。WTB 和 MVB 是两个独立的通信子网。 图 2 列车 MVB 物理层提供三种不同的介质，它们以相同速率运行： ESD：电气短距离传送（20 米），标准的 RS-485 收发器，支持 32 个设备，适用于封闭小室内； EMD：电器中距离传送（200 米），支持 32 个设备，屏蔽双绞线，变压器耦合； OGF：远距离光学玻璃纤维介质（2000 米）。 随着 MVB 技术的不断发展，MVB 物理层介质主要以 EMD 为主。MVB 各个总线段必需经由连接不同介质的中继器将光纤汇入总线的星耦器两种类型之一的耦合器相互连接。 二、MVB 的数据帧结构 MVB 的一次传输包括两种类型帧：主帧+从帧，主帧的长度固定为 33 位，从帧的数据长度有 5 种：33、49、81、153 和 297，具体的数据帧结构如下图 3 所示。 图 3 MVB 拓扑结构 MSD：帧起始分界符，MVB 的信号编码采用 G.E.Thomas Andrew S.Tanenbaum 的曼彻斯特编码（从低到高为“0”，从高到低为“1”）传输数据。同时，MVB 增加了两个非数据符 编码：“NH”和“NL”，如图 4 所示。 （帧起始分界符 9bit 可为：“起始位”，“NH”，“NL”，“0”，“NH”，“NL”，“0”，“0”，“0”）； 图 4 MVB 编码机制 SSD：从帧起始定界符； F_code：数据帧类型判断符，数据类型分为： “过程数据帧”：（F=04），周期性数据，其从帧数据有 16bit,32bit,64bit,128bit 或者 256bit； “消息数据帧”：（F=12），偶发性数据，其从帧数据有 256bit； “监督数据帧”：（F=8,9,13,14,15），其从帧数据有 16bit； Addr：地址位； Data：根据数据帧的不同，数据帧有效长度为 16bit,32bit,64bit,128bit 或者 256bit； CheckSum：校验序列； ED：分界符结束。 具体的数据序列结构如下图 5 所示： 图 5 MVB 数据序列 这里需要注意的是，线路信号在 8 位校验序列完成后终止，终止分界符不占位，上图 5 红色箭头所示。一个完整的主/从帧数据应包括起始分界符，（数据类型判断符），帧数据，校验序列和终止 分界符才算有效帧。 四、实例应用与分析 1、现场模拟 MVB 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 MVB 协议解码功能，可对全内存 512Mpts 的数据进行解码，且可对车辆通讯信号 监测，每一帧数据的信息均可在事件表中进行查看，如下图 6 所示： 图 6 MVB 解码 2、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，可就某一个数据帧进行分析，也可对某一个上升沿的上升 时间进行分析测量等，同时还可以实时观测事件表中的数据变化，如下图 7 所示。 图 7 MVB 细节分析 3、当测试过程中监测到如下异常信号时可展开数据帧对其进行深度分析，在校验序列之后发现解码异常。 图 8 MVB 异常分析 分析： 如上图 7 所示，主帧数据后面的从帧数据有异常，怀疑从机设备无响应，导致解码异常。 若 MVB 物理层使用 RS485，建议用差分探头，或是换个测量点，尽量避免使用三态信号来做协议分析。 注：针对大数据分析时，可将采集到的数据进行保存后使用上位机软件进行离线分析。 ZDS4054 Plus 数据挖掘型示波器