目前主流的列車通信網絡(TCN)由絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)組成，今天我們來了解為互連車輛而設計的串行數據通信總線WTB，其作為列車車廂間通信的總線協(xié)議如何控制著整個列車的網絡通信的正常運行。

1、WTB概述

WTB為絞線式列車總線，它是以德國DINV3322和意大利CD450高速列車的數據通信經驗為基礎而制定的，常用于相互連掛和解連的重聯(lián)車輛。WTB使用專用屏蔽雙絞線電纜。電線的布置采用冗余原則，在各個車輛的每一側各有一根電纜。為適應頻繁改變其組成的列車組，WTB被設計成通過手插式跨接電纜或自動連接器來實現(xiàn)車輛之間的互連。

圖1列車通信網絡

由于WTB采用雙絞屏蔽線工作，所以其傳輸速率為1Mbit/s，并采用規(guī)定型號的電纜。WTB滿足UIC556的要求，它定義了由最多22個客車組成的UIC列車的通信要求，長度可達860m，更長的距離和更多的節(jié)點(最多62個)均可實現(xiàn)。WTB介質是由不同車輛上的電纜節(jié)點鏈接而成。

圖2列車

2、WTB的數據幀結構

WTB數據幀格式包括總線主發(fā)布的主幀數據和從設備響應的從幀數據，主幀與從幀組成一個報文，且主幀與從幀的格式是統(tǒng)一的，如下圖3所示。所有幀數據具有相同的編碼結構，并服從ISO/IEC3309標準中HDLC信號一致的結構。6位的幀頭和2位高電平的終止分界符不屬于幀數據，但它們屬于WTB幀的組成部分。

圖3 WTB拓撲結構

幀頭(SH)：幀頭由曼徹斯特編碼器產生，且由曼徹斯特譯碼器去掉，長度為16~32位，默認值是16位。

幀數據標志(DS/DE)：幀數據使用兩個8位的標志分界符確定幀的開始和結束。

目標設備DD：表示接收數據幀的8位節(jié)點地址，范圍在1到63之間，該范圍是初運行過程分配的。地址255是所有節(jié)點接聽的廣播地址。

鏈路控制LC：用來區(qū)分請求幀(主幀)和響應幀(從幀)。若LC的最高位為“1”時，說明該數據幀為請求幀(主幀)，若LC的最高位“0”時，說明該數據幀為響應幀(從幀)。

設備源SD：發(fā)送幀節(jié)點的物理地址。

鏈路數據長度：數據幀發(fā)送的有效鏈路數據長度，范圍是0~128字節(jié)。

終止分界符ED: 2位高電平。

具體的數據編碼結構如下圖4所示：

圖4 WTB數據序列

編碼過程中幀頭遵循曼徹斯特編碼原則(從高到低為0，從低到高位1)。一幀信號由幀頭開始，幀頭由電平為“1”的起始“S”開始，隨后是若干個(“0”，“1”)位對，最后一位為“1”。幀開始和結束識別標志位為01111110，幀最后由2位高電平的終止分界符結束，回歸閑置電平，如圖4紅色標志所示。

3、WTB的數據類型

WTB規(guī)定了3種不同類型的數據：

(1)過程數據

過程數據報文是由一個過程數據請求幀和緊隨其后的過程數據響應幀組成，用于更新分布過程數據庫，屬于周期性數據，具體結構如下圖5所示。

圖5 過程數據結構

(2)消息數據

消息數據是指冗長但不頻繁的數據項，數據項被拆分為小包并按需發(fā)送，用于消息傳送，屬于偶發(fā)性數據，具體結構如下圖6所示。

圖6 消息數據結構

(3)監(jiān)督數據

監(jiān)督數據用于總線的監(jiān)視、控制和管理，以保證過程數據和消息數據在總線上的順利傳輸，具體結構如下圖7所示。

圖7 監(jiān)督數據結構

4、 實例應用

(1) 現(xiàn)場模擬WTB車輛通信協(xié)議，使用致遠電子最新推出的“數據挖掘型”示波器ZDS4054 Plus，其免費標配WTB協(xié)議解碼功能，可對全內存512Mpts的數據進行解碼，且可對整個車輛車廂與車廂之間的通訊信號監(jiān)測，如下圖8所示：

圖8 WTB解碼

(2) 如下圖9所示，可查看主幀數據和從幀數據的解碼情況，了解發(fā)送的數據屬于哪種數據類型?？蓪﹂L時間監(jiān)測的數據進行異常分析，可在示波器的縮放模式下使用雙ZOOM多窗口顯示的功能，對信號進行多窗口異常監(jiān)測和分析。

圖9 WTB細節(jié)分析

(3)、WTB解碼提供協(xié)議觸發(fā)功能，通過觸發(fā)方式定位感興趣信號，可對數據幀中的數據或地址進行觸發(fā)，從而定位異常，如下圖10所示，設置數據觸發(fā)方式，對數據幀中的數據進行觸發(fā)。

圖10 WTB協(xié)議觸發(fā)

協(xié)議觸發(fā)結果如下圖11所示：

圖11 WTB協(xié)議觸發(fā)結果