一种利用示波器实现MVB和WTB帧数据实时解码的方法

摘要

本发明公开了一种利用示波器实现MVB和WTB帧数据实时解码的方法，该方法为：设定解码类型；示波器采集数据；示波器将采集的数据传输到工控机中；找起始点；1/2周期采样；判断主帧、从帧；解码；显示16进制帧数据；手动退出解码程序，本方法弥补了示波器不能对MVB/WTB帧数据解码的缺点。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体是一种利用示波器实现MVB和WTB帧数据实时解码的方法。

背景技术

目前示波器不支持MVB和WTB帧数据解码，我们通过示波器只能看到MVB和WTB数据的波形，不能实时监测MVB/WTB设备通信发送的帧数据内容和MVB/WTB设备的发送器测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种利用示波器实现MVB和WTB帧数据实时解码的方法，弥补示波器不能对MVB/WTB帧数据解码的缺点，实时监测MVB/WTB设备通信发送的帧数据内容以及MVB/WTB设备的发送器测试。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用示波器实现MVB和WTB帧数据实时解码的方法，其特征在于，该方法为：

1)设定解码类型；

2)示波器采集数据；

3)示波器将采集的数据传输到工控机中；

4)找起始点；

5)1/2周期采样，得到数组a；

6)判断主帧、从帧，若数组a)的前18位与帧头不匹配，则报错，返回2)；若匹配，跳到7)；

7)解码，若帧校验序列不匹配，则报错，返回2)；若帧校验序列匹配，跳到8)；

8)显示16进制帧数据，返回2)；

9)手动退出解码程序。

找起始点的步骤为：

1)将示波器采集的数据幅值与设定值比较，第一个大于设定值的点的位置记为n1；

2)从n1往后与设定值比较，第一个小于设定值的点的位置记为n2；

3)起始点位置的计算公式为：起始点位置＝(n1+n2)/2.

1/2周期采样的步骤为：

1)从起始采样点开始每隔MVB信号周期的1/2采集一个点，或者从起始采样点开始每隔WTB信号周期的1/2采集一个点(WTB与MVB信号周期不同，当选定MVB解码类型时，1/2周期为MVB脉宽的1/2，当选定WTB解码类型时，1/2周期为WTB脉宽的1/2。)；

2)采集的点与设定值和设定值的相反数比较，大于设定值的点为1(高)，小于设定值相反数的点为-1(低)，在设定值和设定值相反数之间的点为0，当为0时则代表帧结束；

3)将上述转换的1与-1保存在数组a中。

判断主帧、从帧的步骤为：

1)取数组a中的前面18位与主帧和从帧的帧头编码比较；

2)与主帧帧头相等则是主帧，与从帧帧头相等则是从帧；

3)去掉帧头数据后保存在数组b中。

解码的步骤为：

1)根据曼彻斯特编码原理，将数组b中数据重新组合，对于MBV帧，1到-1为1，-1到1为0，对于WTB帧，1到-1为0，-1到1为1；

2)重新组合数据，并将这些数据保存在数组c中；

3)对于MVB解码，根据主帧和从帧的数据帧格式，去掉数组c中的CRC校验码、终止位，将剩下的数据转换成16进制并显示；对于WTB解码，按WTB帧格式去掉16位前导码、两个8位的标志位、32位的链路控制字段、位填充、16位帧校验序列FCS、终止位，最后得到的数据是所需数据。

所述的设定值为0.4～4.5。

本发明可以实时观测MVB设备和WTB设备发送的帧类型，以及帧数据，弥补了示波器不能对MVB/WTB帧数据解码的缺点。

附图说明

图1为MVB主帧格式示意图；

图2为MVB从帧格式示意图；

图3为WTB帧格式示意图；

图4为本发明实施解码流程图；

图5为找起始点示意图；

图6为1/2周期采样示意图；

图7为本发明实施例中示波器采集的EMD主帧波形；

图8为本发明实施例中1/2周期采样后点的布局。

具体实施方式

MVB设备信号传输数率是1.5Mbit/s，则周期为667ns(IEC61375-1标准中定义667ns为1BT)，帧分为ESD和EMD帧，ESD和EMD帧数据都采用曼彻斯特编码，起始分界符是一个由{起始位，“NH”，“NL”，“0”，“NH”，“NL”，“0”，“0”，“0”}组成的固定序列，序列中“NH”为1BT高电平编码，“NL”为1BT低电平编码，“0”为1BT曼彻斯特编码。主帧的长度固定为33位，包括：9位主起始分界符；4位F-code，12位的地址或参量；8位的校验序列。从帧可能有五种长度：33，49，81，153或297位，包括：9位从起始分界符；16～256位的数据；每个64位序列有一个8位校验序列。WTB设备信号传输数率是1Mbit/s，则周期为500ns。WTB帧包括：16位前导码，两个8位的标志位，32位的链路控制字段，0～1024位链路数据(为填充未包括在内)，16位帧校验序列FCS，终止位，示波器采集的MVB/WTB波形数据由2个参数构成，一是波形幅值，二是点与点之间的时间间隔。

本发明的解码方法主要包括以下步骤：

(1)找起始点，如附图5所示

1)将示波器采集的数据幅值与X(X取值为0.4到4.5之间)比较，第一个大于X的点位置记为n1。如图1

2)从n1往后与X比较，第一个小于X的点的位置记为n2。

3)那么起始点位置＝(n1+n2)/2。

注：示波器采集的波形数据都是一个个数据点组成，只是采样率比较高，点与点之间的距离很短，肉眼无法识别，从图上看到的波形是连续的波形。

(2)1/2周期采样，如附图6所示

1)从起始采样点开始每隔MVB信号周期1/2采集一个点。

2)采集的点与X和-X比较，大于X为1(高)，小于-X为-1(低)，之间为0，当为0时则代表帧结束。

3)将上述转换的1与-1保存在数组a中。

(3)判断主帧、从帧

1)取数组a中的前面18位与主帧和从帧的帧头编码比较。

2)与主帧帧头相等则是主帧，与从帧帧头相等则是从帧。

3)去掉帧头数据后保存在数组b中。

(4)解码

1)根据曼彻斯特编码原理，将数组b中数据重新组合，1到-1为1，-1到1为0。

2)重新组合数据保存在数组c中。

3)根据主帧和从帧的数据帧格式，去掉数组c中的CRC校验码、终止位，将剩下的数据转换成16进制并显示。

通过以上方式就可以将波形数据转换为我们想要的16进制的数字数据。这样就可以知道MVB通信中传输的是什么数据。解码流程图如图六。

WTB帧数据实时解码的原理与MVB的相同，不同之处在：

1)1/2周期采样为WTB信号的周期的1/2。

2)解码步骤1)中1到-1为0，-1到1为1。

3)解码步骤3)中，WTB解码是按WTB帧格式去掉16位前导码、两个8位的标志位、32位的链路控制字段、位填充、16位帧校验序列FCS、终止位，最后得到的数据才是所需数据。

参见图7，示波器采集的MVB设备发送的EMD波形，通过此波形讲述具体解码实例。

1)找起始点，起始点为标号为1的脉宽的1/2位置处；

2)然后每隔1/2周期采集一个点，即第二个点为标号为2的脉宽1/2位置处；由于标号为3的脉宽为1个周期，距第二个点1/2周期的第三个点处在标号为3的脉宽的1/4位置处；第四个点处在标号为3的脉宽的3/4位置处；后续的点都是距离前一个点1/2周期处。(脉宽分三种：1/2倍周期宽度，1倍周期宽度，3/2倍周期宽度)；

3)附图八中标号为1到51的脉宽上的采样点是通过上述两步后得到的，将采样点与X(设定值为1.5)和-X比较，大于X为1(高)，小于-X为-1(低)，可以组成此序列：(1，-1，1，1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，1，-1，-1，1，1)，将此序列保存在数组中；

4)将序列中的前18个数取出与MVB起始分界符比较并判断是主帧还是从帧，此处判断此帧是主帧，如果与MVB起始分界符比较不匹配，则报错，丢掉此段序列，重新采集数据进行处理；

5)从序列中19位开始取出32个数，此32个数就是帧数据，由于帧数据是曼彻斯特编码，且采用的是1/2周期采样，一个曼彻斯特编码由两个数组成(1到-1为1，-1到1为0)，所以32个数要转换为16位的数据，转换后的数据为：1001000100010000，转换为16进制显示为9110，此时我们知道MVB设备发了一个9110的数据帧。但此数据是否是正确的要看通过1001000100010000算出的CRC校验码与序列中51位开始的16个数转换的8位CRC校验序列是否匹配，匹配则正确，否则错误；

6)从序列中51位开始取出16个数，此数据是帧数据的校验序列，将16个数按步骤5中转换为8位数据，即为CRC检验序列；

7)从序列中67位开始取出4个数与MVB终止分界符比较，如不匹配则报终止分界符出错。