一、列车通信网
随着嵌入式微机控制技术和现场总线技术的发展，现代列车的过程控制已从集中型的直接数字控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。IEC-61375———列车通讯网络（TCN）标准是IEC联合UIC经过十年的工作采用了一个用于规范车载设备数据通讯的标准，列车通讯网络分为用于连接各节可动态编组的车辆的列车级通讯网络WTB和用于连接车辆内固定设备的车辆通讯网络MVB。其中，MVB为快速的过程控制优化的总线，能提供最佳的响应速度，适合用作车辆总线，对于固定编组的列车，MVB也可以用作列车总线。
同其它的几种通用的现场总线（LonWorks、WordFIP、CAN等）在列车上的应用相比，MVB在实时性、可靠性、可管理性、介质访问控制方法、寻址方式、通信服务种类等方面有着一定的优势。当前WTB／MVB在欧洲已经得到大量应用，其组网方式如图1所示，但由于WTB、MVB是专门针对列车通信网络而开发的，其适用范围、供货商、经济性均不如其它几种通用现场总线。尤其是所有与MVB连接的设备都需要通过MVB网络接口单元访问MVB，而国外公司对该网卡的核心芯片MVB通信控制器芯片MVBC的垄断，给国内机车推广使用该标准和开发基于此标准的其它应用带来了极大的阻力。同时由于当时制造工艺和设计技术的限制导致MVB网卡实现方法过于复杂，造价偏高。因此进行MVB网卡的其它实现方法研究，尤其是对MVB网卡功能模块进行优化，并用通用的现场可编程逻辑器件（FPGA）和SOC设计方法实现其所有功能，很有现实意义。
二、MVB网络接口单元
根据MVB设备的类别和功能，在MVB中，主要存在两种类型的网络接口单元 （简称为网卡），可以称为MVBⅠ型网卡和MVBⅡ型网卡。MVBⅠ型网卡是一种被动式网络接口单元，没有应用处理器，可以用作TCN定义的1类或2类设备的网络接口单元，具有过程数据传输功能。MVBⅡ型网卡上有本地应用处理器，是一种主动式网络接口单元，用作TCN定义的3类及3类以上设备网络接口单元，实现过程数据和消息数据通信，并可作为总线管理器。两种网卡的结构框图如图2所示。
图2 左图为MVBⅠ型网卡结构，右图为MVBⅡ型网卡结构
当前国内外流行的MVBⅡ型网卡多采用本地CPU芯片组+专用MVB总线控制芯片+存储器+时序逻辑电路的结构，硬件结构较为复杂，器件烦多，体积庞大，价格昂贵，同时部分芯片，如MVBC，供货困难，给MVB在国内机车上的推广使用和开发MVB的其它应用带来了很大的困难。本文使用了先进的SOC设计方法，对MVBⅡ型网卡的功能模块重新进行了划分。使之可以用单片FPGA或ASIC加上存储器实现主动式网络接口单元的所有功能，为国内机车、车辆推广使用MVB技术和开发基于MVB的其它应用提供了很好的平台。
三、MVB网卡的SOC解决方案
MVB网卡的SOC解决方案的核心是设计实现一个MVB专用SOC芯片，MVB网卡的SOC芯片主要分为两大部分，一是总线控制模块，为在总线上的各个设备提供通讯接口和通讯服务。另一个是应用处理器部分，作为通信管理器。总线控制模块（即MVBC模块）代替现有网卡的MVBC芯片完成的功能，该模块把来自于总线的串行化信号转换为并行的数据字节，也把需发送的字节交由串行化电路发送到传输介质上。总线控制器内部包含编码/译码电路和控制通信存储器所需的逻辑电路，用来控制帧的发送和接收（如冲突检测、帧的前导比特处理、CRC校验位的处理等）；对输入帧译码并检验其有效性；把数据存放到相应的通信存储器中。该部分没有IP Core可以提供，需要按照IEC61375自行设计,其实现的系统框图如图3所示。
