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TCN网关MVB模块的设计与实现

作　者: 刘燕
导　师: 杨灵
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 列车通信网多功能车辆总线现场可编程逻辑阵列主权转移热备份
分类号: TN915.852
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

随着人类社会的不断进步,信息化、网络化已成为各行业不可避免的发展趋势。作为交通巨头之一,铁路行业需要这样一种通信平台,用于机车车辆内部和列车车辆之间,以及列车和地面控制系统之间,来进行信息控制、诊断和旅客信息服务等,以达到其自身的信息化和网络化。1999年,国际铁路联盟和国际电工委员会联合制定了列车通信网(TCN,Train Communication Network)网络通信标准IEC 61375-1,作为TCN网络的国际通用标准。研制符合TCN标准的网络设备,是各国铁路信息化建设的必需要求。本论文以TCN网关设备的开发为背景,研究其MVB模块的FPGA实现。论文从MVB协议在TCN网络中的协议层次功能的角度分析研究了MVB总线网络的通信原理和通信约定,结合TCN网关项目中MVB模块的功能需求,采用自顶而下的设计方法,提出了MVB模块实现的总体方案,并给出了帧收发器、RAM存储单元、链路控制单元等模块的具体设计方法。同时,论文详细阐述了报文定时、总线仲裁、主权转移、热备份等MVB模块设计所涉及的关键技术,其中主权转移和热备份是MVB模块设计新的尝试。经过系统的仿真验证,本设计较好的实现了TCN网关中MVB模块的过程轮询、消息通信、热备份等基本功能。本论文从理论协议的研究到具体方案的实现以及关键技术的分析,为TCN网络MVB设备的实现提供了较为全面的技术支持,为我国铁路行业的信息化发展贡献了自己的力量。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-10
  1.1 课题背景和研究意义  8
  1.2 论文内容及结构安排  8-10
2 MVB 协议简介  10-18
  2.1 TCN 网络拓扑与协议结构  10-11
  2.2 MVB 的帧和报文  11-12
  2.3 MVB 的总线管理  12-15
  2.4 MVB 的数据通信  15-17
  2.5 MVB 的链路层接口  17-18
3 总体方案设计和论证  18-22
  3.1 功能需求分析  18-19
  3.2 总体方案设计  19-20
  3.3 实现平台论证  20-22
4 单元模块设计和关键技术论述  22-42
  4.1 RAM 数据存储设计  22
  4.2 MVB 总线接口  22-24
  4.3 链路控制单元  24-31
  4.4 系统总线仲裁单元  31-34
  4.5 报文定时  34-37
  4.6 主权转移  37-39
  4.7 热备份  39-42
5 MVB 的FPGA 仿真和验证  42-47
  5.1 FPGA 设计仿真原理  42-43
  5.2 系统验证方案分析  43-44
  5.3 MVB 部分模块的FPGA 验证  44-47
6 总结  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-51

TCN网关MVB模块的设计与实现

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