TCN多功能车辆通信总线的FPGA设计

发布时间：2021-05-31 23:00

　　随着列车自动化控制和现场总线技术的发展,基于分布式控制系统的列车通信网络技术TCN（IEC-61375）在现代高速列车上得到广泛应用。TCN协议将列车通信网络分为绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB,其中WTB实现对开式列车中的互联车辆间的数据传输和通信,MVB实现车载设备的协同工作和互相交换信息。本文介绍了国内外列车通信网络的发展情况和各自优势,分析了MVB一类设备底层协议。研究利用FPGA实现MVB控制芯片MVBC,用ARM作为微处理器实现MVB一类设备的嵌入式解决方案。其中,在FPGA芯片中主要采用自顶向下的设计方法,RLT硬件描述语言实现MVB控制芯片MVBC一类设备的主要功能,包括帧编码器、帧解码器和逻辑接口单元。ARM主要完成了软件程序的编写和实时操作系统的移植。在eCos实时操作系统上,完成了驱动和上层应用程序,包括端口初始化、端口配置、帧收发指令和报文分析。为了验证设计的正确性,在设计的硬件平台基础上,搭建了MVB通信网络的最小系统,对网络进行系统功能测试。测试结果表明:设计方案正确,达到了设计的预期要求。 

【文章来源】：中南民族大学湖北省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MVB网络拓扑图

read1514wr_ptr = wr_ptr + 1rd_ptr = rd_ptr + 1Data_out[15:0]图 4.5 发送 Buffer原理图前端仿真后对波形进行分析，本地总线能对 FIFO 进行正常读写操作，满足读写时序。仿真波形如图 4.6。

图 4.9 CRC 模块实现电路图4.1.7 移位寄存器本单元定义了三个不同大小的逻辑左移的移位寄存器，帧分界符、帧数据和 CRC 校验码元在这个单元进行并串转换，每个 333ns 时钟周期内发送一个码元。31 30… ...16 1514 … ... 3 21 0CRC校验码帧起始分界符 曼彻斯特码元帧数据图 4.10 移位寄存器原理框图本单元由三个并串转换逻辑实现，在 3M 时钟频率下发送 MVB 帧，根据txmachine 发送的状态，帧分界符、帧数据、CRC 校验码分别用 18bits、32bits、16bits 的移位寄存器并串转换后发送至 MVB 总线。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]基于SOPC的多功能车辆总线控制器设计[J]. 刘文清,王永翔,王立德.  单片机与嵌入式系统应用. 2007(04)
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[9]基于ARM核微处理器的MVB四类设备的研究[J]. 吴健,于跃.  机车电传动. 2005(03)
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硕士论文
[1]基于CAN总线技术的汽车车门驱动控制系统的研究[D]. 赵鹏舒.哈尔滨理工大学 2007
[2]MVB四类设备控制器研究[D]. 杜振环.大连理工大学 2005
[3]多功能车厢总线控制器（MVBC）的研究与设计[D]. 蔡颖.西南交通大学 2005



本文编号：3209139