基于FPGA的安全通信接口的设计与实现
发布时间:2018-01-11 15:39
本文关键词:基于FPGA的安全通信接口的设计与实现 出处:《北京邮电大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:随着铁路运行速度的提升,铁路安全运行的重要性也日益增长。本文使用FPGA实现安全通信接口,包含了CAN芯片的配置与控制以及中国铁路安全协议RSSP的应用两部分内容,具有较高的工程应用价值。本课题主要完成的工作内容如下: 首先用FPGA实现CAN协议。CAN总线是唯一具有国际标准的现场总线,与其他常用总线对比,在稳定性、实时性和通用性方面均有优势。比起其他CAN芯片,本文选用的MCP2515具有低成本和封装小的优点,但由于其特有的SPI方式造成软件实现的较高复杂度。本文克服了这一难点,根据“自底而上”的方法分三个层次对CAN接口进行设计和仿真。 然后用FPGA设计和实现了RSSP-I协议。RSSP-I是铁路信号安全协议,用于铁路的封闭网络。由于RSSP-I协议在现阶段仅应用于列车控制中心之间通信,通常使用高级语言实现,而本文用verilog语言和FPGA平台完成的RSSP-I协议实现扩展了该协议的应用场景,具有独创性和研究价值。本文从发送端和接收端两个角度给出实现通信帧协议的设计,在设计完成后对正常通信和各种异常通信做出仿真,并分析仿真波形。 完成以上两个协议的独立设计后,本文最后将CAN接口结合到RSSP-I协议中,并通过Signaltap工具调试完善整个程序。测试结果表明本文完成了设计要求,系统能达到预期的通信效果。
[Abstract]:With the improvement of railway speed, the importance of railway safe operation is increasing. This paper uses FPGA to implement secure communication interface. It includes the configuration and control of CAN chip and the application of China Railway Safety Protocol (RSSP), which has high engineering application value. The main work of this thesis is as follows: Firstly, the CAN protocol. Can bus is implemented by FPGA. It is the only field bus with international standard. It is compared with other common buses and is stable. Compared with other CAN chips, the MCP2515 in this paper has the advantages of low cost and small package. However, due to the high complexity of software implementation due to its unique SPI mode, this paper overcomes this difficulty and designs and simulates the CAN interface in three levels according to the "bottom-up" method. Then the RSSP-I protocol. RSSP-I is designed and implemented with FPGA. RSSP-I is the railway signal security protocol. Because the RSSP-I protocol is only used in the communication between train control centers at this stage, it is usually implemented in high level language. In this paper, we extend the application scenario of RSSP-I protocol based on verilog language and FPGA platform. This paper presents the design of the communication frame protocol from the point of view of the transmitter and receiver. After the design is completed, the normal communication and various abnormal communications are simulated, and the simulation waveform is analyzed. After completing the independent design of the above two protocols, the CAN interface is integrated into the RSSP-I protocol at the end of this paper. The test results show that the design requirements have been fulfilled and the system can achieve the desired communication effect.
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN915.05;TN791
【参考文献】
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,本文编号:1410176
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