本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种MVB总线监视仪。
背景技术：
多功能车辆总线(MVB)是为了解决列车上的各种电子设备通信问题而出现的一种技术，列车车厢内部车载可编程电子设备的数据交互都是通过MVB总线进行通信。如果把一节列车比作一个人的话，MVB总线就是一个人中枢神经，所有的动作和指令都是通过MVB总线进行传输。
列车通信网络采用的两层网络拓扑结构，上层是WTB网络结构，下层是MVB网络结构，从两层网络拓扑结构的分析来看，针对车载设备所在网络的调试、故障检测等等应用，一般仅面向MVB即可。所以研制MVB总线监视仪，采集和分析MVB总线数据，对于通信数据的分析和总线故障诊断有着重要意义。
由于MVB总线上挂载的MVB设备比较多，每种设备的功能又不太一样，与主控制器交互的数据内容也各不相同，MVB总线数据频率高，数据实时性要求很高，使用通常的方法和手段对各设备进行整体调试和故障排查，会很困难，因此需要借助专业设备对总线数据进行捕捉和分析，目前市场缺少这样的专业设备，MVB总线监视仪能够有效解决这样问题。
相对于国外列车通信网络的研究和应用，国内TCN的发展还面临着以下几个问题：
1)MVB的核心技术仍然由国外的几个公司垄断。
2)由于国外公司对MVB关键技术的垄断，严重阻碍了国内自主研发MVB通信网络产品，而整机引进的周期长且价格难以承受。
3)国内对引进的标准、技术的理解消化和二次开发都做的不够，这不利于MVB通信网络技术在国内动车组列车或者其它领域的推广使用，同时也不利于吸取经验研制自己的列车网络产品和制定自己的列车网络标准。
4)国内对列车通信网络的研究较少，没有多少技术积累，而此类技术要求高、投入大，导致国内列车通信网研究进步缓慢。
5)产品的后期服务、维修配件、升级换代等方面面临困难。铁路产品的生命周期相对较长，如果没有完全自主掌握，在产品的后期服务，维修配件、升级换代等方面必然会带来极大的困难。
6)由列车网络属于安全级别非常高的产品，关系到人员资产安全。而我国在对国外列车网络引进后，考虑到列车运行安全等问题，对国内相关企业研制的MVB产的支持力度不够，可提供上车在线运行的机会不多，这严重制约了国内MVB相关产品发展和应用。
随着科技的发展，我国列车通信网络的技术也会逐步和国外先进技术进行靠拢。相信在不远的将来，我们国家拥有自主知识产权的MVB总线设备及TCN网络必将走向国际市场，得到国际铁路用户的认可。
为此，我们提出一种MVB总线监视仪。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种MVB总线监视仪。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种MVB总线监视仪，包括信号质量采集模块、信号收发模块、协议分析模块、数据存储模块、USB传输模块和网络传输模块；
信号质量采集模块包括第一变压器、信号调理模块、ADC采集模块、第一数字隔离模块，其中第一变压器连接DB9接口，其用于采集总线上的波形的电压值；第一变压器通过信号调理模块与ADC采集模块连接，信号调理模块用于将第一变压器传输的±5V通过差分衰减运放衰减至±2V后输送至ADC采集模块；ADC采集模块连接第一数字隔离模块，第一数字隔离模块用于外围电路的电压；
信号收发模块包括第二变压器、MVB收发器、第二数字隔离模块，其中第二变压器连接DB9接口，当总线工作于EMD模式时，第二变压器用于隔离MVB信号；第二变压器通过MVB收发器与第二数字隔离模块连接，其中MVB收发器用于差分信号与单端信号的相互转化，第二数字隔离模块用于外围电路的电压；
协议分析模块包括一FPGA芯片，FPGA芯片分别与第一数字隔离模块、第二数字隔离模块连接，并且FPGA芯片与数据存储模块连接；
USB传输模块包括USB-PHY模块和USB接口，USB接口通过USB-PHY和FPGA芯片连接；
网络传输模块包括网口-PHY模块和网络接口，网络接口通过网口-PHY模块与FPGA芯片连接。
优选的，USB-PHY模块使用CYUSB3014芯片，并且USB-PHY模块与USB接口之间采用32位并行传输的GPIF接口及UART接口实现数据的交互。
优选的，USB接口可使用信号为USB3.0的TYPE-B接口与外部USB电缆连接。
优选的，网口-PHY模块为W5300芯片，W5300芯片与网络接口之间采用16位并行传输方式实现数据交互。
优选的，网络接口采用信号为RJ45接口与外部网络线缆相连接。
优选的，数据存储模块为DDR2(1)储存器和DDR2(2)储存器，DDR2(1)储存器和DDR2(2)储存器分别与FPGA芯片连接。
本发明提出的一种MVB总线监视仪，将所采集的数据通过USB或以太网传输到上位机；实现总线上的传输数据，针对存储数据进行查询、统计、诊断等相关操作，分析MVB总线的工作状态。本产品还能够兼容并自动识别ESD、ESD+和EMD总线介质，不主动向MVB总线发送任何数据，不干扰MVB总线数据传输。
附图说明
图1为本发明提出的一种MVB总线监视仪的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种MVB总线监视仪，包括信号质量采集模块、信号收发模块、协议分析模块、数据存储模块、USB传输模块和网络传输模块。
信号质量采集模块包括第一变压器、信号调理模块、ADC采集模块、第一数字隔离模块，其中第一变压器连接DB9接口，其用于采集总线上的波形的电压值；第一变压器通过信号调理模块与ADC采集模块连接，信号调理模块用于将第一变压器传输的±5V通过差分衰减运放衰减至±2V后输送至ADC采集模块；ADC采集模块连接第一数字隔离模块，第一数字隔离模块用于外围电路的电压。
信号收发模块包括第二变压器、MVB收发器、第二数字隔离模块，其中第二变压器连接DB9接口，当总线工作于EMD模式时，第二变压器用于隔离MVB信号；第二变压器通过MVB收发器与第二数字隔离模块连接，其中MVB收发器用于差分信号与单端信号的相互转化，第二数字隔离模块用于外围电路的电压。
协议分析模块包括一FPGA芯片，FPGA芯片分别与第一数字隔离模块、第二数字隔离模块连接，并且FPGA芯片与数据存储模块连接，其中，数据存储模块为DDR2(1)储存器和DDR2(2)储存器，DDR2(1)储存器和DDR2(2)储存器分别与FPGA芯片连接。
FPGA芯片主要的任务是实时捕获并解析总线上的数据，总线上传输的信号为485差分信号，编码方式为曼彻斯特编码。并且总线数据以帧为基本单位，数据帧采用曼彻斯特编码方式，帧头、帧尾则采用特殊编码方式，故解码器的主要任务是完成帧头检测、帧数据辨识、CRC校验以及最终帧数据的提取。
其工作过程为：起始检测电路监视总线状况，一但检测到总线上有帧起始位，就通知8分频电路，产生采样脉冲和接收时钟，采样电路从总线读取串行数据，并将数据送往校验电路和接收控制模块。接收控制模块判断数据帧类型，取出应用数据，存入缓冲区。接收控制模块在接收一个完整的帧后，检测总线状态，一旦总线空闲，开始准备下一帧的接收。
解码器实现的关键是有效数据帧的识别。控制分析部分主要是对解码器接收的数据进行处理，检测到一帧数据，如果是主帧，则开始一轮新的处理，根据接收到主帧的数据位，判断出其功能码F_code，继而设置不同宽度的从帧接收长度。如果接收从帧响应超时，则添加超时标志。如果接收数据长度不完整或者CRC校验失败，同样在添加错误标志后存入存储空间。收到完整的一个报文后，需要将数据内容、数据长度、主从帧标志、接收帧的时间戳、接收帧序号、帧地址、错误状态信息等按照自定义协议重新组合保存在存储器中，等待上位机软件读取进行分析和显示。
USB传输模块包括USB-PHY模块和USB接口，USB接口通过USB-PHY和FPGA芯片连接，USB-PHY模块使用CYUSB3014芯片，并且USB-PHY模块与USB接口之间采用32位并行传输的GPIF接口及UART接口实现数据的交互；USB接口可使用信号为USB3.0的TYPE-B接口与外部USB电缆连接。
网络传输模块包括网口-PHY模块和网络接口，网络接口通过网口-PHY模块与FPGA芯片连接；网口-PHY模块为W5300芯片，W5300芯片与网络接口之间采用16位并行传输方式实现数据交互，网络接口采用信号为RJ45接口与外部网络线缆相连接。
本发明可将所采集的数据通过USB或以太网传输到上位机；实现总线上的传输数据，针对存储数据进行查询、统计、诊断等相关操作，分析MVB总线的工作状态。本产品还能够兼容并自动识别ESD、ESD+和EMD总线介质，不主动向MVB总线发送任何数据，不干扰MVB总线数据传输。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。