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列车通信网络底层协议研究与实现
| 论文题名： | 列车通信网络底层协议研究与实现 |
| 关键词： | TCN;MVB;总线通信控制器;IP核;FPGA;列车通信网;数据通信 |
| 摘要： | 列车通信网络TCN(TrainCommunicationNetwork)是符合国际标准IEC61375的一种连接车载设备的数据通信系统。TCN标准将列车网络分为了WTB(WiredTrainBus)和MVB(MultifunctionVehicleBus)两个层次的网络，MVB应用最为广泛且是TCN的实现基础。MVB总线通信控制器(网卡)负责实现物理层信号的转换，执行数据链路层的通信规程，同时为CPU(中央处理器)提供软件接口，是实现MVB网络连接的关键。MVB网卡目前在国内的制作水平仍然处于初级阶段，在国外也仅由几家公司垄断，不利于国内车载网络应用技术的发展，本文以“铁道部科技研究开发计划-TCN底层协议及关键技术研究”项目为背景展开。 随着EDA和片上系统SOC(SystemOnaChip)技术的发展，现代电子设计趋向于高度集成化，类似的接口类芯片大多已经有了ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)的IP(IntellectualProperty)软核替代，这样可以更加灵活的与客户系统相结合，控制方式更加灵活。本课题就是利用FPGA实现满足MVB协议的Ⅰ类网卡设计。 论文工作主要分以下几部分进行。 首先，阐述了列车通信网络TCN的体系结构并对其总线通信的数据类型等做了简要的介绍。接着重点介绍了多功能车辆总线MVB，对其物理层和数据链路层协议进行了分析。 然后，引入SOC的概念，结合IEC61375-1国际标准，提出了实现MVB链路层的网卡设计目标。根据设计目标，将整个控制器系统的开发进行了模块化的分解，然后在对每个子功能模块进行了深入分析的基础上，采用VerilogHDL硬件描述语言编程，给出了具体IP模块的解决方法，并在成功仿真后，将这些模块下载至FPGA。 接着，结合实验室现有的网络节点环境，利用所设计的总线通信控制器，提出将MVB网络应用于连接各功能节点的总线网络方案。并将本设计网卡与Duagon公司的网卡进行了功能等方面的比较。 最后，本文提出了引入NIOS软核的概念，指出该网卡中还有待改进的地方，对今后的工作进行了展望，并提出了建议。 |
| 作者： | 侯宁 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 王立德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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