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嵌入式车载计算机通信设备的设计与开发
| 论文题名： | 嵌入式车载计算机通信设备的设计与开发 |
| 关键词： | 嵌入式系统;列车通信网络;VME总线;上位机软件 |
| 摘要： | 为实时、可靠地对TCN运行情况进行监控，目前实际列车通信设备中往往设置车载计算机作为其核心。嵌入式系统是控制、监视或者辅助控制设备运行的系统，它是软件和硬件的结合体，适用于像车载计算机应用系统这样对功能、可靠性、体积和功耗要求都比较严格的专用计算机系统。国外对列车通信设备的开发技术相对成熟，已经实现了嵌入式车载计算机与TCN技术的结合，且正形成垄断态势。而国内对该项技术的研究起步较晚，开发应用较少，尚需搭建实验平台，开发出具有自主知识产权的设备产品，以增强国际竞争力并推动我国列车通信网络的建设。 VME总线是嵌入式系统常用的板级通信总线。本文以实现VME的板级通信为切入点，搭建了嵌入式计算机与TCN网络MVB层的互联系统，使得该通信设备具有MVB网络接口功能。因为实验室的MVB技术成熟，所以研究工作主要围绕嵌入式系统主控单元和VME总线接口展开。 嵌入式系统主控单元是基于Power PC处理器MPC8245，在VxWorks操作系统中对开发板自下向上进行了二次开发，以满足硬软件实际的接口和功能需求。硬件上设计并制作了与开发板匹配的接口板，软件上在Tornado2.2环境中开发了VxWorks操作系统下适用于硬件的底层BSP，并开发顶层应用程序，通过测试对串口、以太网、VME总线访问、实时时钟和看门狗等各个单元模块进行了验证。 全自主研发具有MVB接口的3U通信板卡，完成硬件设计和部分软件设计：VME逻辑接口功能采用Verilog HDL硬件语言在FPGA上开发，实现A16/D16模式数据交换；MVB网络设备功能采用FPGA+NiosⅡ软核处理器的方式，移植了实验室自主研发的MVBC内核，并在顶层设计了配合上位机对MVB网络数据进行读写的应用程序。 在上述研究成果的基础上，结合实验室现有的MVB设备进行了符合现场应用的电气中距离的组网实验。根据通信设备实际需求，在VC++6.0环境下开发了基于以太网通信的上位机软件。在实验中，使用上位机经由主控单元对MVB网络设备进行配置，并通过VME总线读写网络数据，验证了方案可行性。 最后，总结了论文中所涉及工作的重点成果，指出了本系统中有待继续完善的技术点，并对列车网络通信设备技术的发展趋势进行了展望。 |
| 作者： | 王雪 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 申萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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