MVB协议分析与实时性探究：USB接口方案

本文介绍了MVB(Multiplex Vehicle Bus)协议分析装置的设计及其实时性分析，主要关注USB接口在实现协议分析中的应用。MVB是一种优化的实时通信总线，广泛应用于快速过程控制，其通信报文由主帧和从帧组成，具有严格的定时要求。 在USB接口方面，文章提到了两种不同的USB通信接口方案。第一种方案是定制Avalon总线接口的USB功能IP模块，该模块包含了时钟、地址、数据、读/写、片选等信号接口，通过NiosII CPU内部总线连接MVB控制器和USB控制器，形成一个满足设计需求的SOPC(System On a Programmable Chip)系统。这种方法利用USB的热插拔、高速通讯和通用接口的优点，提高了设备的便携性和数据传输速度。 第二种方案是基于MVB解码器，直接在底层实现USB的控制时序。通过特定的时序逻辑，如图5所示的USB写时序图，可以实现高效的USB通信。这种设计进一步优化了USB在MVB协议中的应用，增强了实时性。 MVB协议的实时性至关重要，因为它涉及到快速过程控制。文章深入分析了MVB协议的报文结构和传输时间计算，指出主帧和从帧的传输时间受起始分界符、数据位数、校验码个数以及网络传输速率的影响。例如，传输主帧和功能码为4的过程数据从帧分别需要22μs和198μs。协议还规定了应答延时，即主设备在未收到从帧或发生碰撞后的等待时间，这与传输延时、解码延时和访问延时有关。 为了提高MVB协议分析装置的实时性能，文章提出了采用状态机模式进行MVB网络数据的实时底层解码，以及使用多重缓冲技术实现高速USB控制时序，这样在不依赖控制器的情况下也能保证高效通信。相比于国外同类产品，这种设计在实时性、可靠性和灵活性方面有所提升。 本文详细阐述了MVB协议分析装置的USB接口实现及其对实时性的影响，强调了在设计过程中如何通过优化接口和解码策略来满足MVB的严格实时要求。