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嵌入式网关在列车通信网络中的应用研究
| 论文题名： | 嵌入式网关在列车通信网络中的应用研究 |
| 关键词： | 列车通信网络;嵌入式网关;CAN总线;以太网 |
| 摘要： | 列车通信网络是安装在客车上的计算机局域网络系统,负责对整列客车各个部分信息的采集与传递,对列车的车载设备状态进行控制、检测、诊断及记录,并为乘客提供相关信息服务。列车通信网络由列车总线网、车辆总线网级子网组成,建设列车通信网络对保证列车控制的有效性、安全性及旅客舒适性具有重大意义。 现今列车通信网络主要采用WTB/MVB与LonWork技术,这两种技术已广泛应用于列车通信网络中。但这两种总线也有其自身的缺陷,由于列车级通信数据量大于车辆级,一般情况下,当列车级通信速率高于车辆级,二级子网才能更好地匹配,MVB比WTB通信速率高,且WTB/MVB专为列车通信网络而开发,费用较高;LonWorks对传输介质和拓扑形式要求不严格,既能作为列车总线也能作为车辆总线,但其最大缺陷为传输速率较低,很难满足列车通信网络中日益增长的数据传输。工业以太网作为一种现场总线,具有传输速率高、容错性强、拓扑性好的特点,很适合应用于列车通信中。 本文针对现有列车通信网络中存在的缺点,提出将工业以太网应用于列车通信网络的方案,并对以太网在机车中的应用进行了积极有益的探索和研究。本文主要研究内容如下: (1)以CAN总线为车厢总线、以太网为列车总线,并与其他几种当今流行的现场总线进行比较,总结出以太网通信技术的优势所在,结合当前技术发展现状,提出了一种嵌入式网关应用于机车通信的解决方案,以实现异种网络间的数据交换,并设计了完整的电路和程序。 (2)本文对TCP/IP通信协议作了较为深入的研究和分析,并结合实际需要把LwIP移植到了ARM7上,实现了IP、TCP、UDP、ICMP以及ARP等协议,从而使得工业以太网能够在列车通信网络中得以应用 (3)设计并实现了CAN-以太网协议转换模块,并编写了相应的通信程序,实现了CAN数据与以太网数据的转化。最后使用Visual Basic开发了嵌入式网关上位机测试软件,并作了大量测试,得到了相关性能指标。测试结果显示本文所研究设计地嵌入式网关很好地实现了CAN与以太网之间的相互通信。 |
| 作者： | 彭国平 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 蒋兆远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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