FlexRay总线在ATP主机和人机界面通信中的应用研究

发布时间：2017-07-05 19:00

  本文关键词：FlexRay总线在ATP主机和人机界面通信中的应用研究

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【摘要】：列车超速防护系统(ATP)是列车运行控制系统的核心,具有保证列车安全运行的重要功能。车载ATP主机作为ATP系统的重要组成部分,主要功能是生成速度监控曲线,以防列车超速行驶。ATP主机与人机界面(DMI)的通信数据量大,对安全性、可靠性、实时性都有极高的要求,但是目前使用的CAN总线存在数据发送时间不确定、低优先级数据响应时间长、总线负载率高等弊端,已经无法提供足够的带宽和容错机制。因此,有必要研究新型高速通信总线替代CAN总线,应用于ATP-DMI通信系统中。在深入对比分析通信总线性能的基础上,本论文提出、研究并实现了使用FlexRay总线替代CAN总线应用于ATP-DMI通信系统的设计思路。FlexRay总线是新一代汽车总线,具有通信速率高、传输时间确定、数据传输可靠,灵活性强等特点,能够满足ATP-DMI系统的通信需求。论文采用了"FlexRay通信网络总体设计-FlexRay节点设计-FlexRay总线应用可行性验证”的研究思路,主要研究内容及研究成果如下：(1) FlexRay通信网络总体设计。通过分析ATP-DMI系统的通信结构、通信需求和接口协议,设计点对点拓扑结构的FlexRay通信网络,根据协议规范,定义网络的协议参数和调度安排。(2) FlexRay节点设计。针对通信网络的功能需求,分析得到FlexRay节点的功能定义,进而完成节点的硬件设计、软件设计。(3) FlexRay总线应用可行性验证。完成FlexRay通信网络的测试,并对数据帧波形、性能参数进行分析,对比FlexRay总线和CAN总线的服务性能,分析FlexRay总线的适用性,提出FlexRay总线的优化措施。FlexRay通信网络的测试、验证结果表明,FlexRay总线满足通信需求,可以应用于ATP主机与人机界面通信系统中。
【关键词】：FlexRay总线 MFR4310 TMS320F28335DSP 列车超速防护系统
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U284.48;TP273
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 研究意义14-15
• 1.4 研究内容与章节安排15-17
• 2 FlexRay协议概述17-29
• 2.1 FlexRay总线基本特性17
• 2.2 FlexRay协议运行状态17-18
• 2.3 FlexRay协议编码规则18-20
• 2.4 FlexRay协议帧格式20-21
• 2.5 FlexRay协议通信机制21-23
• 2.6 FlexRay协议唤醒与启动23-25
• 2.6.1 FlexRay协议唤醒机制23-24
• 2.6.2 FlexRay协议启动机制24-25
• 2.7 FlexRay协议时钟同步机制25-26
• 2.8 FlexRay总线电气信号26-27
• 2.9 FlexRay网络拓扑结构27-28
• 2.10 本章小结28-29
• 3 FlexRay通信网络总体设计29-39
• 3.1 ATP-DMI通信系统29-30
• 3.2 FlexRay通信网络需求分析30-31
• 3.2.1 功能及性能需求30-31
• 3.2.2 接口需求31
• 3.3 FlexRay通信网络协议数据库设计31-37
• 3.3.1 FlexRay通信网络参数设计32-36
• 3.3.2 FlexRay通信网络调度安排36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 FlexRay节点设计39-59
• 4.1 FlexRay节点硬件设计39-50
• 4.1.1 FlexRay节点功能定义39
• 4.1.2 FlexRay节点硬件结构39-45
• 4.1.3 FlexRay节点电路原理图45-49
• 4.1.4 FlexRay节点PCB板制作49-50
• 4.2 FlexRay节点软件设计50-57
• 4.2.1 FlexRay初始化51-54
• 4.2.2 数据通信流程54-56
• 4.2.3 应用层安全防护设计56-57
• 4.3 本章小结57-59
• 5 FlexRay通信网络测试与优化59-73
• 5.1 FlexRay通信网络设计59
• 5.2 FlexRay通信网络测试59-65
• 5.3 FlexRay总线适用性分析65-66
• 5.4 FlexRay通信网络优化66-72
• 5.4.1 静态时隙长度优化67-68
• 5.4.2 静态段调度优化68-72
• 5.5 本章小结72-73
• 6 结论与展望73-77
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-77
• 参考文献77-81
• 图索引81-83
• 表索引83-85
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果85-89
• 学位论文数据集89

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本文编号：523159