理器主機之間進行信息交互。由于動車組牽引控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)板卡上安裝有MVB網(wǎng)卡，MVB板卡與網(wǎng)絡(luò)板卡之間通過ISA總線進行通訊，而網(wǎng)絡(luò)板卡與處理器主機之間通過Compact PCI連接，兩者之間采用CPCI總線進行雙向通訊。為解決現(xiàn)有技術(shù)中CPU上的CPCI總線和MVB設(shè)備上的ISA總線無法直接通訊的問題，設(shè)計一種CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
[0106]該協(xié)議轉(zhuǎn)換器主要由4個模塊組成，分別為CPCI局部總線接口擴展時序模塊、ISA總線接口時序模塊、CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊和時鐘管理模塊。
[0107]CPCI局部總線接口擴展時序模塊主要完成對CPCI總線的訪問空間1/MEMORY進行配置、CPCI總線的讀寫訪問控制、地址譯碼和命令譯碼。局部CPCI總線與CPCI局部總線接口擴展時序模塊之間的接口連接如圖13所示。兩者之間的主要信號包括:地址與數(shù)據(jù)信號AD【31:0】、命令/字節(jié)使能信號C/BE【3:0】、從設(shè)備準(zhǔn)備好信號TRDY、停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP、幀周期信號FRAME和主設(shè)備準(zhǔn)備好信號IRDY。
[0108]對于停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP:由于CPCI總線是高速設(shè)備而ISA總線是慢速設(shè)備，且CPCI總線的讀/寫操作時間是很快的，與CPCI總線直接通訊的MVB設(shè)備根本反應(yīng)不過來，數(shù)據(jù)包丟失嚴(yán)重。當(dāng)CPCI總線以1方式訪問時，在CPCI總線讀/寫操作中插入等待信號S_WAIT，對CPCI總線的從設(shè)備準(zhǔn)備好信號TRDY進行控制；當(dāng)CPCI總線以MEMROY方式訪問時，在CPCI總線讀/寫操作中插入停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP，在MEMROY設(shè)備本次操作未完成之前，CPCI總線一直處于被打斷重連的狀態(tài)，CPCI總線一直請求當(dāng)前的讀/寫操作，直到當(dāng)前一次操作中不插入停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP，CPCI總線才會發(fā)起下一次讀/寫訪問。停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP由從設(shè)備發(fā)出，當(dāng)停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP有效時表示從設(shè)備請求主設(shè)備終止當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳送。圖14為從設(shè)備準(zhǔn)備好信號TRDY、停止數(shù)據(jù)傳送信號ST0P、幀周期信號FRAME和主設(shè)備準(zhǔn)備好信號IRDY的具體時序圖。
[0109]CPCI局部總線接口擴展時序模塊與ISA總線接口時序模塊的接口連接如圖13所示。兩者之間的主要信號包括數(shù)據(jù)使能信號S_DATA_VLD、地址使能信號ADDR_VLD、讀使能信號barx_rd、寫使能信號barx_wr、字節(jié)使能信號S_CBE、數(shù)據(jù)信號D【31:0】和地址信號A【31:0】。
[0110]采用XILINX公司的IP CORE模塊對CPCI總線的操作命令進行識別，產(chǎn)生讀/寫使能信號S_WRDN、地址使能信號ADDR_VLD、數(shù)據(jù)使能信號S_DATA_VLD、字節(jié)使能信號S_CBE和空間譯碼信號BASE_HIT。
[0111]對于數(shù)據(jù)使能信號S_DATA_VLD，由于CPCI總線和ISA總線的讀/寫速度不一致，需要建立中間數(shù)據(jù)緩存區(qū)BUFFER，即當(dāng)CPCI總線的寫操作即將發(fā)生時，將CPCI總線數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)緩存區(qū)BUFFER，再傳給ISA總線；當(dāng)CPCI總線的讀操作即將發(fā)生時，將ISA總線數(shù)據(jù)先傳給數(shù)據(jù)緩存區(qū)BUFFER，再傳給CPCI總線。
[0112]讀使能信號barx_rd和寫使能信號barx_wr的獲得方式為:由于當(dāng)前牽引控制器中基于ISA總線的MVB設(shè)備，不同廠商的MVB通訊設(shè)備支持的ISA總線的操作方式不一樣，可為10設(shè)備、MEMROY設(shè)備或兩者兼有，應(yīng)根據(jù)實際需求，對CPCI總線訪問空間進行配置，再根據(jù)CPCI總線提供的地址信號和地址使能信號ADDR_VLD，確定MVB設(shè)備的片選信號，進一步結(jié)合讀/寫使能信號S_WRDN和空間譯碼信號BASE_HIT確定本次操作的空間10/MEM0RY，最終得到實際使用的讀使能信號barx_rd和寫使能信號barx_wr。其中，讀使能信號barx_rd中X代表選擇的空間，取值為0、1或2 ;寫使能信號barx_wr中x代表選擇的空間，取值為0、1或2。
[0113]CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊與CPCI局部總線接口擴展時序模塊之間的接口連接如圖13所示。兩者之間的主要信號為打斷重連信號USER_STOP，該信號主要用于打斷停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP，CPCI總線設(shè)備發(fā)起對ISA總線設(shè)備的訪問，當(dāng)以MEMORY方式訪問時，CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊實時作出打斷重連信號USER_ST0P來打斷停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP，以便留給ISA總線設(shè)備充裕的時間來完成本次讀/寫訪問，解決CPCI總線和ISA總線讀/寫操作速度不一致的問題。
[0114]ISA總線接口時序模塊與局部ISA總線之間的接口連接如圖13所示。兩者之間的主要信號包括:數(shù)據(jù)信號SD、地址信號SA、讀/寫1設(shè)備信號10W/10R、讀/寫MEMORY設(shè)備信號MEMR/MEMW、地址鎖存信號BALE。
[0115]時鐘管理模塊利用FPGA內(nèi)部時鐘網(wǎng)絡(luò)和鎖相環(huán)為CPCI局部總線接口擴展時序模塊、ISA總線接口時序模塊和CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊提供工作時鐘。圖15為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器1讀訪問局部時序圖。
[0116]圖16為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器訪問流程圖。主控CPU設(shè)備通過CPCI總線對ISA總線接口的MVB設(shè)備的實時訪問的過程為:
[0117]I)確定CPCI總線訪問空間10/MEM0RY，當(dāng)CPCI總線以MEMROY方式訪問插入停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP ;當(dāng)CPCI總線以10方式訪問插入等待信號S_WAIT，等待ISA總線設(shè)備準(zhǔn)備好；
[0118]2)利用地址使能信號ADDR_VLD、讀使能信號barx_rd、寫使能信號barx_wr和字節(jié)使能信號S_CBE確定CPCI總線訪問ISA總線的實際地址信號SA和訪問模式，其中訪問模式包括讀操作和寫操作；
[0119]3)作出ISA總線的地址鎖存信號BALE ；
[0120]4)根據(jù)字節(jié)使能信號S_CBE，判斷32位數(shù)據(jù)中被使能的字節(jié)數(shù)據(jù)，從中間數(shù)據(jù)緩存區(qū)BUFFER中篩選出相應(yīng)的8位數(shù)據(jù)或16位數(shù)據(jù)與MVB設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互；
[0121]5)根據(jù)ISA總線規(guī)定的讀/寫信號脈沖寬度，確定讀/寫10設(shè)備信號10W/10R和讀/寫MEMORY設(shè)備信號MEMR/MEMW，進而完成主控CPU設(shè)備通過CPCI總線對ISA總線接口的MVB設(shè)備的實時訪問。
[0122]動車組牽引控制系統(tǒng)是牽引變流器的核心部件，主要對牽引變流器所有的1/0控制、模擬量脈沖量采集、變流器控制、四象限控制、脈沖接口控制、網(wǎng)絡(luò)通訊控制和邏輯調(diào)度控制等。動車組牽引控制系統(tǒng)的功能模塊或板卡的控制軟件具有相對獨立性，且模塊或板卡之間有嚴(yán)格的信號接口定義，通過標(biāo)準(zhǔn)總線進行數(shù)據(jù)交互，保證數(shù)據(jù)實時有效。
[0123]動車組牽引控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖17。通過測試軟件完成邏輯調(diào)度軟件、變流器控制軟件、四象限控制軟件、信號采集/PWM生成軟件、脈沖接口控制軟件的自檢測；通過網(wǎng)絡(luò)通訊控制軟件完成MVB網(wǎng)絡(luò)與邏輯調(diào)度控制軟件的通訊；通過四象限控制軟件完成四象限脈沖接口板、四象限信號采樣板和四象限快速運算板之間以及與其它模塊間的通訊；通過逆變器控制軟件完成逆變器脈沖接口板、逆變器信號采樣板和逆變器快速運算板之間以及與其它模塊間的通訊。
[0124]動車組牽引控制系統(tǒng)的運行流程如圖18:
[0125]I)動車組牽引控制系統(tǒng)初始化；
[0126]2)系統(tǒng)初始化是否成功，若系統(tǒng)初始化失敗，顯示錯誤；若系統(tǒng)初始化成功，啟動系統(tǒng)自檢測程序；
[0127]3)系統(tǒng)自檢測是否成功，若系統(tǒng)自檢測不成功，顯示錯誤；若系統(tǒng)自檢測成功，啟動網(wǎng)絡(luò)通信控制軟件；
[0128]4)檢測網(wǎng)絡(luò)通信是否成功，若網(wǎng)絡(luò)通信不成功，返回步驟3);若網(wǎng)絡(luò)通訊成功，啟動四象限控制軟件；
[0129]5)檢測四象限控制程序是否啟動成功，若四象限控制程序啟動不成功，啟動四象限保護程序，記錄故障并顯示錯誤；若四象限控制程序啟動成功，啟動逆變器控制程序；
[0130]6)檢測逆變器控制程序是否啟動成功，若逆變器控制程序啟動不成功，啟動逆變器保護程序，記錄故障并顯示錯誤；若逆變器控制程序啟動成功，返回步驟5)。
[0131]綜上，動車組牽引控制系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能:
[0132]I)實現(xiàn)2組牽引變流器控制；
[0133]2)實現(xiàn)2組四象限控制；
[0134]3)實現(xiàn)邏輯控制與保護控制；
[0135]4)實現(xiàn)與列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MVB通訊；
[0136]5)實現(xiàn)與列車制動系統(tǒng)的電空制動配合；
[0137]6)實現(xiàn)電力牽引和電機制動；
[0138]7)實現(xiàn)過分相控制；
[0139]8)實現(xiàn)防空轉(zhuǎn)控制；
[0140]9)故障記錄與診斷維護。
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