面向船用电子系统的一体化网络架构与设计

发布时间：2017-09-18 23:07

  本文关键词：面向船用电子系统的一体化网络架构与设计

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【摘要】：随着21世纪信息技术的高速发展,先进理论与设备的层出不穷,航海技术迎来了重大的冲击与挑战。为了保障船舶航行安全,更多的航海电子设备得以应用,船舶电子设备的复杂化,也使得船舶的信息与控制问题越来越突出。船舶电子系统的一体化系统,能够有效地监控船舶的各项信息,充分发挥各类电子设备的功能,保障船舶航行的安全。面向船用电子系统的一体化网络系统作为现代船舶的综合化处理系统,其研究已迫在眉睫。本课题针对上述问题,分析国内外先进的总线通信技术,并与船舶的实际情况相结合,设计了船用电子系统的一体化网络架构,同时对船用电子系统的一体化网络架构中的关键模块进行研究、设计与验证,最后对船用电子系统的一体化网络系统进行测试。主要研究内容如下:1.研究了船用电子系统的一体化网络系统架构设计方案。从船用电子系统的一体化功能需求着手,分析常用的几种数据总线技术,然后结合MIL-STD-1553B协议和光纤通道技术各自的数据通信特点,设计了船用电子系统的一体化网络架构方案,并对其通信机制进行简单的介绍与设计。2.研究了船用电子系统的一体化网络架构中光纤通道与MIL-STD-1553B总线的接口模块,根据两种协议各自的特性,自定义了专门的一体化系统网络协议帧,并在此基础上对其中核心模块——协议转换模块,进行了深入的研究与设计,并对协议转换过程中的关键功能模块进行了设计。3.研究了船用电子系统的一体化网络架构中的信息采集与监控子系统,首先对子系统中涉及的MIL-STD-1553B总线技术进行了大致的介绍,特别是对消息字进行了详细地介绍,并且将子系统分为信息采集与控制模块、系统控制模块和系统监视器模块三大模块,并对其中信息采集与控制模块、系统控制模块进行了详细地研究与设计。4.研究在FPGA平台上对船用电子系统的一体化系统各关键模块进行设计实现与验证。根据船用电子系统的一体化系统硬件实现的具体资源需求,对FPGA芯片进行选型,然后对系统的总体逻辑设计进行介绍,同时对其中的关键模块进行逻辑设计并验证;然后根据船用电子系统的一体化系统功能目标,搭建实验室测试环境对一体化系统进行功能测试和性能测试。本课题通过分析国内外先进的船用电子系统的一体化网络系统,对船用电子系统的一体化中的关键功能目标进行分析,研究采用MIL-STD-1553B协议和光纤通道技术对船用电子系统的一体化网络架构进行设计,通过高带宽与高速率的通信总线技术,提高船舶的实时性,同时完成船舶的指挥与控制的一体化。本论文面向船用电子系统的一体化网络架构与设计,与现有船舶一体化技术相比,功能上有很大的提高,可以为我国的航海业发展提供技术参考。
【关键词】：一体化 MIL-STD-1553B 光纤通道技术 FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.26
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.3 本文的主要内容及工作17-19
• 第二章 船用电子系统的一体化网络架构与设计19-35
• 2.1 一体化网络设计目标与功能需求19-22
• 2.1.1 船用电子设备19-20
• 2.1.2 一体化网络设计目标20-21
• 2.1.3 一体化网络功能需求21
• 2.1.4 一体化网络功能需求21-22
• 2.2 数据总线技术22-28
• 2.3 光纤通道协议28-32
• 2.3.1 光纤通道协议结构28-29
• 2.3.2 光纤通道协议拓扑29-31
• 2.3.3 光纤通道协议服务31-32
• 2.4 一体化网络架构方案设计32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 一体化协议转换模块设计35-58
• 3.1 一体化网络通信机制35-39
• 3.2 一体化系统协议帧定义39-42
• 3.3 模块功能需求分析42
• 3.4 协议转换模块方案设计42-44
• 3.5 NT_P模块设计44-55
• 3.5.1 FC网络接.电路45-49
• 3.5.2 8B/10B编解码模块设计49-52
• 3.5.3 FC帧接收模块设计52-54
• 3.5.4 FC帧发送模块设计54-55
• 3.6 SW_P模块设计55-56
• 3.7 BC_P模块外围电路设计56-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第四章 船舶信息监控子系统设计58-72
• 4.1 船用 1553B总线58-59
• 4.2 船舱信息监控子系统总体设计59-60
• 4.3 系统功能模块设计60-71
• 4.3.1 1553B总线通讯机制60-63
• 4.3.2 系统控制模块设计63-69
• 4.3.3 信息采集与控制模块设计69-71
• 4.3.4 1553B接.电路71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 一体化系统实现与测试72-91
• 5.1 FPGA的设计方法72-74
• 5.1.1 FPGA的设计流程72-73
• 5.1.2 FPGA的开发工具73
• 5.1.3 芯片选取与介绍73-74
• 5.2 一体化系统网络功能测试74-86
• 5.2.1 NC-NT-BC-RT模式功能测试75-84
• 5.2.2 RT-BC-NT-NC模式功能测试84-86
• 5.3 一体化系统网络性能测试86-90
• 5.4 测试总结90
• 5.5 本章小结90-91
• 第六章 总结与展望91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-97
• 硕士期间取得的研究成果97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 郑学伟;景秀丽;;CAN网桥的设计与实现[J];电大理工;2006年01期

2 马贵斌;周国奇;田珂;;军用数据总线技术发展综述[J];电光与控制;2010年06期

3 陈锋;;基于FPGA的8B/10B编解码设计[J];电子设计工程;2010年05期

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本文编号：878039