1 前言
隨著嵌入式微機控制技術和現場總線技術的發展，現代列車的過程控制已從集中型的直接數字控制系統發展成為基于網絡的分布式控制系統。基于分布式控制的MVB（多功能車輛總線）是IEC61375-1(1999)TCN（列車通信網絡國際標準）的推薦方案，它與WTB(絞線式列車總線)構成的列車通訊總線具有實時性強、可靠性高的特點。列車車輛的現代化的發展趨勢與可靠性、安全性、通訊實時性的要求使MVB逐漸成為下一代車輛的通訊總線標準。
MVB 是主要用于有互操作性和互換性要求的互聯設備之間的串行數據通訊總線，除用于車輛通訊，也可用作其它現場總線。
MVB與MVBC密不可分，MVBC(多功能車輛總線控制器)是MVB總線上的新一代核心處理器，它獨立于物理層和功能設備，為在總線上的各個設備提供通訊接口和通訊服務。MVBC與上一代MVB通信控制器BAP15-2/3在性能上有了很大的提高，是目前MVB總線上最先進的通信控制器。
MVB總線通過總線適配器與MVBC相連，根據IEC-61375，MVB總線上采用曼徹斯特碼，并每64位幀數據后加以8位CRC校驗碼。MVB的幀分為主幀和從幀，分別由幀頭、數據、校驗碼以及幀尾構成，不同幀的類型通過幀頭來判別。
MVB與MVBC之間數據通信在MVBC中由幀收發器來完成，包括幀的發送接收控制、曼徹斯特編解碼以及CRC校驗碼的產生與數據校驗。幀收發器在MVBC中起著數據鏈路層的底層數據處理的作用，是MVBC芯片的設計難點之一，該模塊的設計實現對于整個MVBC的開發有著重要的作用。
本文主要介紹位于MVBC總線物理層接口的幀收發器模塊的算法和實現方法。
2 MVBC簡介
MVBC可通過配置應用在IEC.TCN標準的Class1,2,3，4設備當中。總線連接可編程車載電子設備，也連接一些簡單的傳感器及執行機構，最多可尋址4096個設備。
MVBC把來自于MVB總線的串行化信號轉換為并行的數據字節，也把需發送的字節交由串行化電路發送到傳輸介質上。MVBC可根據配置實現總線主與總線從的功能，實現數據鏈路層以及一部分傳輸層的數據處理，并通過通訊存儲器來與上層軟件交互。總線控制器內部包含編碼/譯碼電路和控制通信存儲器所需的邏輯電路，用來控制幀的發送和接收（如沖突檢測、幀的前導比特處理、CRC校驗位的處理等）；對輸入幀譯碼并檢驗其有效性；把數據存放到相應的通信存儲器中。
3 幀收發器的設計
MVBC中的幀收發器主要負責幀的發送、接收，包括曼徹斯特碼的編碼、解碼，CRC（循環冗余檢測碼）的產生與校驗，不同類型幀的構建與識別，以及碼錯的識別和沖突的檢測等。其中曼徹斯特編解碼以及CRC校驗為主要的算法。
3．1 曼徹斯特編碼、解碼器的設計
MVB總線上的串行數據采用曼徹斯特碼，曼徹斯特編碼中的每個數據位應用以下規范編碼：
a）一個“1”的編碼在位元的前半部分位“高”，后半部分為“低”；
b）一個“0”的編碼在位元的前半部分位“低”，后半部分為“高”；
如圖2-4所示：
如果曼徹斯特碼中出現整個位元的高電平（NH）或整個位元的低電平(NL)，則被認為非數據符，用于特殊場合，如：幀頭，幀尾標識。
（1）曼徹斯特編碼器
根據曼徹斯特碼的編碼要求，曼徹斯特編碼器其電路實現如圖2-5所示：
串行數據在1.5M時鐘的上升沿處從上一級的移位寄存器輸出，在高、低電平時與1.5M時鐘相異或，結果得到與上面編碼規則相符的曼徹斯特碼。
（2）曼徹斯特譯碼器
曼徹斯特譯碼過程主要是將串行曼徹斯特碼轉變成串行的電平信號，并把串行電平信號組合成并行信號輸出，以便進一步處理。如果輸入的碼字不符合曼徹斯特碼編碼規則（由沖突或其它原因引起），譯碼器將報告錯誤信息。
曼徹斯特譯碼器設計電路如圖3-3：
曼徹斯特碼輸入后經過三級寄存器同步，消除亞穩態。如果總線在空閑狀態之后出現下降沿，則被認為幀的開始位，總線上再出現高電平時使能16位計數器計數。如果把曼徹斯特碼每個bit周期分為16個部分，如圖3-4：
則在數據采樣1處得到的采樣值即為曼徹斯特編碼前的原數據，數據采樣2是用來幀頭幀尾檢測；總線沖突檢測的原則為：總線上曼徹斯特碼的半個bit周期之內的電平應一致，前后半個周期電平應相異，否則被認為碼錯。
3．2 CRC校驗
CRC的全稱為Cyclic Redundancy Check，中文名稱為循環冗余校驗。它是一類重要的線性分組碼，編碼和解碼方法簡單，檢錯和糾錯能力強，在通信領域廣泛地用于實現差錯控制。在各種通信系統中，CRC有bit型算法、字節型算法以及基于查找表的算法。前者適合串行數據通信的校驗，后兩者常用于高速并行通訊領域。
MVBC可以獨立的完成CRC校驗碼的產生與數據的校驗而無需軟件參與。其中：
G(x) = x7+x6+x5+x2+1
電路實現方法上我們選擇bit型算法，CRC發生電路采用LFSR，主體由一組移位寄存器和模2加法器(異或單元)組成即在數據串行發出的同時，數據經過帶有異或單元的移位寄存器產生CRC校驗碼，實際電路圖如圖3-5：
串行數據的CRC校驗電路也與CRC發生電路一樣，不同的是前者CRC電