目前主流的列車通信網(wǎng)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(shù)據(jù)通信經(jīng)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(cè)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(wǎng)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(zhì)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(shù)據(jù)幀結構

　　WTB數(shù)據(jù)幀格式包括總線主發(fā)布的主幀數(shù)據(jù)和從設備響應的從幀數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，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(chǎn)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(shù)據(jù)標志(DS/DE)：幀數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀為請求幀(主幀)，若LC的最高位“0”時，說明該數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)長度：數(shù)據(jù)幀發(fā)送的有效鏈路數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)編碼結構如下圖4所示：

　　圖4 WTB數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)類型

　　WTB規(guī)定了3種不同類型的數(shù)據(jù)：

　　(1)過程數(shù)據(jù)

　　過程數(shù)據(jù)報文是由一個過程數(shù)據(jù)請求幀和緊隨其后的過程數(shù)據(jù)響應幀組成，用于更新分布過程數(shù)據(jù)庫，屬于周期性數(shù)據(jù)，具體結構如下圖5所示。

　　圖5 過程數(shù)據(jù)結構

　　(2)消息數(shù)據(jù)

　　消息數(shù)據(jù)是指冗長但不頻繁的數(shù)據(jù)項，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，具體結構如下圖6所示。

　　圖6 消息數(shù)據(jù)結構

　　(3)監(jiān)督數(shù)據(jù)

　　監(jiān)督數(shù)據(jù)用于總線的監(jiān)視、控制和管理，以保證過程數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)存512Mpts的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和從幀數(shù)據(jù)的解碼情況，了解發(fā)送的數(shù)據(jù)屬于哪種數(shù)據(jù)類型?？蓪﹂L時間監(jiān)測的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)或地址進行觸發(fā)，從而定位異常，如下圖10所示，設置數(shù)據(jù)觸發(fā)方式，對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)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