基于FPGA的全功能MVB链路层IP核研究与设计

发布时间：2017-09-11 17:52

  本文关键词：基于FPGA的全功能MVB链路层IP核研究与设计

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【摘要】：随着当代轨道车辆总线技术的快速发展,以至于对列车通信网络的可靠性、安全性、实时性等有了更高的要求。多功能车辆总线链路层IP核是MVB通讯网络系统的重要组成部分,其核心技术一直被国外垄断,严重阻碍了MVB网络技术在国内机车上的使用与推广。因此对全功能MVB链路层IP核的研究与设计具有深远意义。在本文中,首先对多功能车辆总线的相关原理进行了简单的阐述,然后对全功能MVB链路层IP核进行详细设计,接着对其软、硬件平台的搭建进行了简单的介绍,最后对各功能模块进行了测试与验证,并得出了相应的仿真验证波形。实现了全功能MVB链路层IP核的通信功能。本文采用自顶向下的EDA设计方法,根据全功能MVB链路层IP核所实现的功能,将其分为下列四大模块:全功能MVB链路层编码器(包括曼彻斯特编码模块、数据帧分隔符产生模块、CRC检验码生成模块)、解码器(包括接收缓存模块、译码器接收模块)、主控模块以及通信存储器控制模块。然后再逐一对每个模块进行设计,并通过FPGA组建的网络进行模块功能验证。本文采用的是Altera公司的集成开发环境Quartus II软件,并使用Verilog硬件描述语言对所涉及的模块进行程序编译、仿真与综合的相关实现。经过对每个模块进行功能仿真和FPGA验证,充分论证了本文设计方案的可行性。所实现的全功能MVB链路层IP核满足国际轨道车辆通讯网络标准(IEC-61375)。采用FPGA开发全功能MVB链路层IP核可促进我国轨道车辆通讯网络技术的发展,同时对开发出自主知识产权的全功能MVB链路层相关产品具有深远的意义。
【关键词】：TCN MVB 链路层 FPGA IP核
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U270.38
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 引言7
• 1.2 国际主流列车通信总线技术7-8
• 1.3 国内研究现状8-9
• 1.4 本文研究的内容9-11
• 第二章 MVB链路层网络通讯原理11-19
• 2.1 链路层网络结构11-15
• 2.1.1 链路层数据帧类型12
• 2.1.2 曼彻斯特编码原理12-13
• 2.1.3 链路层网络数据的帧格式13-15
• 2.2 链路层通信介质15-16
• 2.2.1 链路层通讯介质15
• 2.2.2 链路层设备分类15-16
• 2.3 链路层数据帧16-19
• 2.3.1 链路层数据定义16-17
• 2.3.2 链路层数据帧结构17
• 2.3.3 全功能MVB链路层控制17-19
• 第三章 全功能MVB链路层IP核设计19-34
• 3.1 链路层IP核功能要求19
• 3.2 链路层IP核编码器19-23
• 3.2.1 编码器的整体结构19-20
• 3.2.2 曼彻斯特编码模块20-21
• 3.2.3 数据帧分隔符产生模块21-22
• 3.2.4 CRC检验码生成模块22
• 3.2.5 编码器综合仿真22-23
• 3.3 链路层IP核解码器23-28
• 3.3.1 解码器的整体结构23-24
• 3.3.2 接收缓存模块24
• 3.3.3 译码器接收模块24-27
• 3.3.4 解码器综合仿真27-28
• 3.4 链路层IP核主控模块28-31
• 3.4.1 主控模块的功能描述28-29
• 3.4.2 主控模块的实现29-31
• 3.5 链路层IP核通信存储器控制模块31-34
• 3.5.1 通信存储器模块的功能描述31-32
• 3.5.2 通信存储器控制模块的实现32-34
• 第四章 全功能MVB链路层IP核验证34-44
• 4.1 FPGA的选型及开发流程34-39
• 4.1.1 FPGA的选型34-35
• 4.1.2 FPGA开发流程35-37
• 4.1.3 FPGA平台的搭建37-39
• 4.2 软件开发环境简介39-41
• 4.2.1 Quartus II集成开发环境简介39-40
• 4.2.2 Quartus II硬件抽象层库40-41
• 4.3 测试与验证41-44
• 4.3.1 测试平台搭建41
• 4.3.2 软件的配置41-42
• 4.3.3 测试结果42-44
• 第五章 总结与展望44-45
• 5.1 论文总结44
• 5.2 论文展望44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-49
• 作者简介49
• 攻读硕士学位期间研究成果49

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本文编号：832214