本实用新型涉及轨道交通通讯技术领域，尤其涉及一种基于FPGA芯片的MVB网关。
背景技术：
当前，我国列车车辆通讯网络总线主要采用MVB、HDLC、CANOPEN、以太网等网络。多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，简称MVB总线)是一种列车专用总线，遵循IEC61375-1《列车通信网络》(简称TCN标准)标准，它是一个开放的通信系统，用于列车车厢和不同设备间的连接。TCN标准包含两种总线形式：绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB两种。原定义WTB用于车厢间连接，MVB用于车厢内设备连接，但现在大多厂家车厢和车厢内均采用MVB总线连接，简化了设计过程。MVB总线通信速率为1.5Mbit/s，物理层分为三种：(1)用于短距离传输的电介质ESD(RS485，20.0m)；(2)用于中距离传输的电介质EMD(变压器耦合，200.0m)；(3)用于长距离传输的光介质(光纤，2.0km)。
近年来，国内铁路行业MVB网关也在逐步发展，但现有的MVB网关其逻辑单元、RAM和存储空间都偏小，不能满足产品日益增加的功能，而且MVB网关需要搭建外围电源电路，成本和功耗较高。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于FPGA芯片的MVB网关，能降低成本和功耗，增大存储空间，以满足MVB网关日益增加的功能。
为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种基于FPGA芯片的MVB网关，包括MVB接口电路、MVB协议转换电路、主控核心电路和通信接口电路；
其中，所述MVB接口电路与所述MVB协议转换电路连接；
所述主控核心电路分别与所述MVB协议转换电路、通信接口电路连接；
所述MVB协议转换电路包括型号为XC6SLX9的FPGA芯片。
进一步的，所述MVB协议转换电路还包括：时钟电路、复位电路、电源监测电路和ROM接口电路；
所述FPGA芯片分别与所述时钟电路、复位电路、电源监测电路、ROM接口电路连接。
进一步的，所述主控核心电路是型号为LPC1778的微控制器。
进一步的，所述MVB接口电路包括：第一MVB总线驱动器、第一隔离变压器、第一MVB接口、第二MVB总线驱动器、第二隔离变压器和第二MVB接口；
所述第一MVB总线驱动器与所述MVB协议转换电路连接；
所述第一隔离变压器分别与所述第一MVB总线驱动器、第一MVB接口连接；
所述第二MVB总线驱动器与所述MVB协议转换电路连接；
所述第二隔离变压器分别与所述第二MVB总线驱动器、第二MVB接口连接。
进一步的，所述第一MVB总线驱动器是型号为MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB总线驱动器；
所述第二MVB总线驱动器是型号为MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB总线驱动器。
进一步的，所述第一隔离变压器是型号为T60403-Y4021-X123的隔离变压器；
所述第二隔离变压器是型号为T60403-Y4021-X123的隔离变压器。
进一步的，所述通信接口电路为RS485\RS232接口电路。
进一步的，所述RS485\RS232接口电路包括型号为SP485EEN\SP202EEN的协议控制器。
可见，本实用新型实施例提供的基于FPGA芯片的MVB网关，包括MVB接口电路、MVB协议转换电路、主控核心电路和通信接口电路。其中，MVB接口电路和MVB协议转换电路连接，主控核心电路分别与MVB协议转换电路、通信接口电路连接，实现了MVB和其他通信协议的转换，主要应用在地铁、轻轨列车和城市轨道交通系统中，实现MVB网络控制系统和其他网络控制系统的互联功能。相比于现有的MVB网关，本发明采用的MVB协议转换电路包括型号为XC6SLX9的FPGA芯片，其具有9152个逻辑单元，分布式RAM有90Kb，配置有4MB存储器，具有低功耗、低成本、高性能的特性，降低了MVB网关的生产成本，满足MVB网关日益增加的功能。
附图说明
图1是本实用新型提供的基于FPGA芯片的MVB网关的一种实施例的结构示意图；
图2是本实用新型提供的MVB协议转换电路的一种实施例的结构示意图；
图3是本实用新型提供的MVB接口电路的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，是本实用新型提供的基于FPGA芯片的MVB网关的一种实施例的结构示意图。如图1所示，该MVB网关包括：MVB接口电路101、MVB协议转换电路102、主控核心电路103和通信接口电路104。
其中，MVB接口电路101与MVB协议转换电路102连接。主控核心电路103分别与MVB协议转换电路102、通信接口电路104连接。MVB协议转换电路102包括型号为XC6SLX9的FPGA芯片。
在本实施例中，FPGA芯片是型号为XC6SLX9的芯片，其为Spartan-6系列FPGA芯片，不仅拥有业界领先的系统集成能力，同时还能实现适用于大批量应用的最低总成本。该系列由13个成员组成，可提供的密度从3,840个逻辑单元到147,443个逻辑单元不等。与上一代Spartan3系列相比，该系列功耗仅为其50％，且速度更快、连接功能更丰富全面。Spartan-6系列采用成熟的45nm低功耗铜制程技术制造，实现了性价比与功耗的完美平衡，能够提供全新且更高效的双寄存器6输入查找表(LUT)逻辑和一系列丰富的内置系统级模块，其中包括18Kb(2x9Kb)Block RAM、第二代DSP48A1Slice、SDRAM存储器控制器、增强型混合模式时钟管理模块、SelectIO技术、功率优化的高速串行收发器模块、PCI Express兼容端点模块、高级系统级电源管理模式、自动检测配置选项，以及通过AES和Device DNA保护功能实现的增强型IP安全性。这些优异特性以前所未有的易用性为定制ASIC产品提供了低成本的可编程替代方案。
进一步的，本实用新型使用的Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX9逻辑单元有9152个，分布式RAM有90Kb，Block RAM有576Kb，可以满足功能增加需求。Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX9广泛支持第三方SPI(高达4位宽度)和NOR闪存，相比现有技术的Spartan3系列FPGA芯片XC3S200，Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX9能接SPI总线的ROM，编程速度快、可靠性高。其次，XC6SLX9芯片内置了1.2V电源，省去了外围搭建1.2V电源电路，相比现有技术，电磁兼容性能更加稳定。1.2V内核电压具备内核节电模式，支持零功耗，更加节能。Spartan6(XC6SLX9)在工艺上比Spartan3(XC3S200)具有较大提升，Spartan6仅有50％的动态功耗和40％的静态功耗，在节能绿色环保方面更加优秀。另外，芯片XC6SLX9的配置ROM芯片M25P40，是4Mb(512K×8)FLASH存储器,有先进的写保护机制,使用高速的SPI总线进行通信。存储器能在单位时间内编辑1-256字节，使用页编辑指令。存储器有8个扇区，每个扇区有256页，每页有256字节。这样整个存储器可以看成2048页或524,288字节组成.。存储器可以通过完全删除擦除或通过扇区擦除指令进行扇区擦除。最后，Spartan6(XC6SLX9)是基于45nm、9金属铜层、双栅极氧化层工艺技术，具有高级功耗管理技术，具有低功耗，低成本，高性能的特性，适合于大批量量产。
参见图2，图2是本实用新型提供的MVB协议转换电路的一种实施例的结构示意图。如图2所示，该MVB协议转换电路102还包括：FPGA芯片201、电源接口电路202、主控电路203、时钟电路204、复位电路205、电源监测电路206和ROM接口电路207。其中，FPGA芯片201分别与电源接口电路202、主控电路203、时钟电路204、复位电路205、电源监测电路206和ROM接口电路207连接。
参见图3，图3是本实用新型提供的MVB接口电路的一种实施例的结构示意图。如图3所示，该MVB接口电路101包括：第一MVB总线驱动器301、第一隔离变压器302、第一MVB接口303、第二MVB总线驱动器304、第二隔离变压器305和第二MVB接口306。其中，第一MVB总线驱动器301与MVB协议转换电路102连接。第一隔离变压器302分别与第一MVB总线驱动器301、第一MVB接口303连接。第二MVB总线驱动器304与MVB协议转换电路102连接。第二隔离变压器305分别与第二MVB总线驱动器304、第二MVB接口306连接。MVB接口电路101通过MVB协议转换电路102与主控核心电路103连接；设备数据自主控核心电路103发送至MVB协议转换电路102编码后，通过MVB总线驱动器和隔离变压器发送到MVB总线上。另外，MVB接口电路101同样接收MVB总线上的数据，通过隔离变压器和MVB总线驱动器后发送至MVB协议转换电路102解码后传送至主控核心电路103。
在本实施例中，第一MVB总线驱动器301是型号为MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB总线驱动器。第二MVB总线驱动器304是型号为MAX3088ESA、MA3088ESD或MAX3062EEKA-T的MVB总线驱动器。第一隔离变压器302是型号为T60403-Y4021-X123的隔离变压器。第二隔离变压器302是型号为T60403-Y4021-X123的隔离变压器。
在本实施例中，主控核心电路103是型号为LPC1778的微控制器。通信接口电路104为RS485\RS232接口电路。RS485\RS232接口电路包括型号为SP485EEN\SP202EEN的协议控制器。Cortex-M3微控制器LPC1778主要是对接收到MVB总线数据进行处理和校验，再通过RS485\RS232接口电路发送出去；同时LPC1778也可以将RS485\RS232接口数据传送到MVB总线。
本实用新型的优点在于很好的将MVB总线协议数据通过数据编解码，实现MVB和485\232之间的协议数据互换，该网关的设计具有抗干扰能力强、实用方便、通用性强等功能，解决了列车总线间接口问题，适合在铁路行业内推广。
由上可见，本实用新型实施例提供的基于FPGA芯片的MVB网关，包括MVB接口电路、MVB协议转换电路、主控核心电路和通信接口电路。其中，MVB接口电路和MVB协议转换电路连接，主控核心电路分别与MVB协议转换电路、通信接口电路连接，实现了MVB和其他通信协议的转换，主要应用在地铁、轻轨列车和城市轨道交通系统中，实现MVB网络控制系统和其他网络控制系统的互联功能。相比于现有的MVB网关，本发明采用的MVB协议转换电路包括型号为XC6SLX9的FPGA芯片，其具有9152个逻辑单元，分布式RAM有90Kb，配置有4MB存储器，具有低功耗、低成本、高性能的特性，降低了MVB网关的生产成本，满足MVB网关日益增加的功能。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。