现场总线在列车通信网络中的应用

《工业控制计算机》2007年20卷第7期 现场总线在列车通信网络中的应用 AppI_catiOnOfFieIdbusinTrainCOmmunicatjOnNetwOrk 赵华华 廖志明 (上海磁浮交通发展有限公司，上海201204) 摘 要 介绍了TCN标准所定义的W丁B和MVB、LonWorks、CAN总线这几种常用的现场总线在列车通信网络中的应用，并 对这几种现场总线进行了分析和比较，最后提出了一种基于CAN总线和以太网的网络结构。 关键词：列车通信网络，TCN，LonWorks，CAN总线 Absl旧cl lnthispaper。theapplicatIOn0ffieIdbussuchasV盯BandMVBinTCNstandard，LOnWOrks，CANbusinthelraIncOmmu- nicatiOnnelwOrkhavebeenintrOducedandthesekindsoffieldbushaVebeenanaIysedandcOmpared．FinaIIythe0piniOn thatthenetwOrkbasedOnCANandEthemetis．suggesled． KeywOrds：traincOmmunicationnetwOrk．TdN．LonWOrks，GANbus 1 列车通信网络概述 列车通信网络的主要功能是作为沟通各个控制、诊断单元 的信息通道，将列车上众多由计算机控制的部件互相联网通信， 实现信息交流，从而达到统一控制与诊断和资源共享的目的。列 车通信网络(包括地铁列车、城市轻轨列车上的通信网络)是面 向控制的一种连接车载设备和各车辆的数据通信系统，是分布 式列车控制和诊断系统的核心组成部分。列车通信网络的结构 一般分为两级：列车总线和车辆总线(如图1)。在列车通信网络 中广泛地应用了现场总线技术来满足列车对车载通信网络的要 求，目前在列车通信网络中应用比较广泛的现场总线主要有以 下几种： TCN标准的绞式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB、 LonWorks总线、CAN总线。不同的列车通信网络列车总线和车 辆总线采用的现场总线不同。 列车总线 设备 设备 设备 圈1列车通信网络结构 2 TCN标准的绞式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB 为了使各种铁路机车车辆能够互相联挂，并且车上可编程电 子设备能够互换，国际电工委员会(IEC)和国际铁路联盟(UIC) 联合制订了一项列车通信网络TCN(traincommunIcalionnet- work)标准，即IEC61375—1标准。同时IEEE也引用该项标准作 为列车通信网络标准IEEEl473。TCN标准将列车通信网络分成 两级：用于连接各节可动态编组的车辆的列车总线V＼丌B和用于 连接车辆内固定设备的车辆总线MVB。列车总线与车辆总线之 间通过网关连接。TCN列车通信网络结构见图1。从某种程度上 来说，WTB和MVB也可以认为是应用于列车上的现场总线标 准，它们都从现场总线技术的发展中汲取了丰富的营养。 绞式列车总线WTB是以德国DINV43322和意大利 CD450高速列车的数据通信经验为基础而制定的。它使用专用 的屏蔽双绞线电缆，WTB最显著的特点是它能够以连续顺序给 节点自动编号和让所有节点识别列车的左侧或右侧的能力，它 具备列车编组的自适应能力。多功能车辆总线MVB以瑞士 Lok460机车上创始的总线为基础，并已经在600辆以上的车辆 上使用过，它连接车内设备，可以使用双绞线或光纤介质。MVB 由一个集成的总线控制器支持，该控制器在物理层提供冗余：一 个设备在两个相互冗余的线路上发送，但是仅从一条线路上接 收，同时监视另一条线路。VvTB和MVB的介质访问控制都采用 主从方式，介质访问由总线上唯一的主设备集中控制，主设备最 小的带宽分配周期(基本周期)决定实时变量的最快响应时间， V盯B的基本周期为25ms，MVB可达1—2ms。 自1999年列车通信网络TcN标准化后，我国采用TCN并 投入运行的车辆已形成一定规模，其中比较典型的×2000摆式 动车组的列车控制系统的通信网络采用的是TCN体系(株洲厂 和株洲所联合开发)，“中原之星”号和“蓝箭”号交流传动电动车 组也都采用了TCN列车通信网络。 3 LonWorks总线在列车通信网络中的应用 LonWorks是美国EcheIon公司于1991年推出的局部操 作网络，它在组建分布式监控网络方面具有优越性。LonWorks 采用的LOnTalk通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 遵循ISO／OSl的全部7层模型。 IEEE将LonWorks作为其制定的列车通信协议标准的一 部分(L型)，与TCN(T型)共同构成IEEEl473。LonWorks用在 铁道车辆上已有先例，纽约地铁就采用了LonWorks总线。另外 加拿大的Bombardier和日本川崎等公司已将LonWorks用作 列车通信网络，用在他们生产的铁路车辆上。 我国许多铁路单位(株洲所、四方所等)对LonWorks进行 了研究和开发，特别是株洲所对基于LonWorks的列车总线和 车辆总线的研究，已成功地应用于“新曙光”号和“神州”号等几 种车型中。“新曙光”号是首列采用LonWorks列车总线技术(由 株洲所研制的)的2动9拖内燃动车组，从1999年10月开始 使用LonWorks技术，已无故障运行近百万公里。 4 CAN总线在列车通信网络中的应用 控制器局域网络CAN(Contro¨erAreaNeMork)是德国 万方数据 现场总线在列车通信网络中的应用 Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制 与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议。 CAN总线协议已被国际标准化组织标准化，技术也比较成 熟，控制器芯片已经商品化，性能价格比高，又极适用于小规模 分布式系统，尤其适用于现场设备的数据采集、数据交换及动作 控制的数据通信。结合CAN总线可靠性、实时性强的特点和列 车通信特定的环境，在列车(包括地铁列车、城市轻轨列车、磁悬 浮列车)上，CAN总线基本上有两种应用：一种是用作列车通信 网络的车辆总线和列车总线；另一种是用作列车车载监控系统。 作为列车通信网络，目前已有一些单位在列车通信网络中 采用CAN总线的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 进行了研究与开发，“神州”号DMU(2动 10拖)的动力重联(列车总线)采用了CAN总线。国防科技大学 磁悬浮技术工程研究中心研制的CMS一3型磁悬浮列车上列车 和车辆总线(包括设备总线)均采用了CAN总线。大连机车厂与 大连机车研究所共同开发的应用CAN总线的列车通信网也已 投入使用。 车辆总线是用以连接车辆内各个设备的。CAN总线用作车 辆总线时要考虑到CAN总线的通信距离与波特率的关系，通信 距离×波特率=常数，所以需要详细 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 车辆总线的总体布置， 以缩短通信连线的距离，提高波特率。CAN总线采用的是短帧 结构，因此尽量压缩数据帧的长度。 对于连接各车辆节点的列车总线，它要求传输的数据量很 大，不但要传送简短的过程数据，而且也要传送冗长的消息数 据。因此，相对简单的协议显然不太适合在列车总线通信网上应 用。为解决此问题，应对CAN总线的应用层协议进行重新定义。 5几种现场总线在列车通信网中的应用的EE较 TCN标准中的绞式列车总线WTB用做编组经常改变的列 车的列车总线是最为合适的，其他的总线都不能提供编组自适 应能力。TCN标准中的多功能车辆总线MVB是为快速的过程 控制优化的总线，能提供最佳的响应速度，适合用做车辆总线。 对于固定编组的列车也可以用做列车总线。尽管TCN网络配置 做得较完整，在我国的应用比较多，但由于TCN的实用化产品 主要由几大欧洲公司所垄断，所以不仅价格昂贵，而且很难获取 开发中必需的资料及信息，加之我国的列车主要采用固定编组 方式，因此将工业控制领域成功的网络控制系统引入铁路系统 并且国产化已是目前国内列车网络发展的一个趋势。 LonWorks具有如实现简单、带宽利用率高、单点故障不影 响网络通信、节点可灵活进退网络等诸多优点，但由于它使用 CSMA／CD介质访问控制协议，当网络在重负载下节点发出的 报文在网络上发生碰撞的可能性较大，因此它不能在重负载下 很好地保持网络高效率，当网络上节点很多时，LonWorks通信 的实时性较差。所以LonWorks不适合用于车辆总线。 CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信 网络，它有着很高的实时性、可靠性、抗干扰能力和检错能力，并 且具有比其它现场总线低的开发费用，因此它特别适合于分布 式控制应用中的设备之间的连接，在列车通信网络中用于车辆 总线非常合适。但由于其缺乏长报文大数据量消息传输能力和 传输距离受限，所以不适合用作列车总线，在用作列车总线时需 做一定的处理。 6结束语 由上面的分析可知，这几种现场总线在列车通信网络上都 已有了一定的应用，它们在列车通信网络的应用中各自有各自 的优点和缺点。根据列车通信网络的要求和各种现场总线的特 点，可以利用CAN实时性强的特点，将其用于车辆及设备级总 线，再将价格低廉、多种传输介质可选、高速度、易于组网以及与 hltemet连接方便的以太网作为列车级总线，而CAN网与以太 网之间的数据转换可采用网关以实现，这样既保证了列车通信 网络的实时性、可靠性，又易与其它网络兼容，同时价格也低廉。 这种基于CAN总线和以太网的列车通信网络结构在德国TR 系列的高速磁悬浮列车上已经有了应用。 参考文献 [1]王俊景．列车通信网络简介[J】．城市轨道交通研究，2005(6) [2]lEEEStd1473—1999。IEEEStandardforCommunicalionPro— locoIAboardTrains【S]．IEEE，NewYork，1999(6) [3]李国平．列车通信网络WTB／MVB与LonWorks的技术比较与应用 【J】．铁道车辆，2004，42(1) [4]路向阳，曾嵘，刘军．“中原之星”车载计算机网络控制系统[J】机车电 传动，2002(6) [5]常振臣，牛得田，王立德，等．基于TCN技术的内燃动车组列车通信 网络[J]．铁道车辆，2006(5) [6]曾嵘，路向阳．首列国产交流传动地铁列车控制及网络系统【J】．机车 电传动，2004(3) [7]龙志强，刘曙生．CAN总线在磁悬浮列车应用研究【J]．电气传动， 2002(2) [8]龙志强，刘曙生，佘龙华，等．CMS一3型磁悬浮列车微机监控与数据 通信系统[J]机车电传动，2002(6) [收稿日期：2007．329] (上接第24页) 点，等簇内节点用B3返回监测数据后，把簇内所有节点的监测 数据(包括簇头自己的监测数据)打包用B4指令发送给上位 机，上位机收到数据后，返回ACK帧，至此，1号簇的监测数据 采集完成。 2)采集n号簇的监测数据(上位机与n号簇簇头节点问的 通信经过路径上的n一1个簇的簇头转发)：上位机向n号簇簇 头发送B1指令，n号簇簇头节点接收到该指令后用B2指令轮 询簇内其他节点，等簇内节点用B3返回监测数据后，把簇内所 有节点的监测数据(包括簇头自己的监测数据)打包用B4指令 发送给上位机，上位机收到数据后，返回ACK帧，至此，n号簇 的监测数据采集完成。 3)采集最后一个簇的监测数据后，重复上述过程进行下一 轮数据采集工作。 5结束语 该通信协议在高速铁路液压转辙机道岔测控系统的具体应 用实践中不断探索、改进，经过测试和系统试运行，证明该通信 协议的设计和实现完全满足液压转辙机道岔测控测控系统的各 方面需求，保证了数据的及时、可靠传输。 参考文献 [1]孙利民，李建中，陈逾，朱红松．无线传感器网络【M]．北京：清华大学 出版社，2005 [2]W．RichardSlevens．TCP／IP详解【M】．北京：机械工业出版社，2000 [3]李杭生，李定波，郑彪．铁道信号微机监测系统中的转辙机状态监测 回路分析【J】．武汉大学学报(工学版)，2004(2)：37—40 [收稿日期：2006．10．26] 万方数据 现场总线在列车通信网络中的应用 作者： 赵华华， 廖志明 作者单位： 上海磁浮交通发展有限公司,上海,201204 刊名： 工业控制计算机 英文刊名： INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER 年，卷(期)： 2007，20(7) 被引用次数： 2次 参考文献(8条) 1.王俊景 列车通信网络简介[期刊论文]-城市轨道交通研究 2005(06) 2.IEEE Std 1473-1999.IEEE Staridard for Commurlication Protocol Aboard Trains 1999 3.李国平 列车通信网络WTB/MVB与LonWorks的技术比较与应用[期刊论文]-铁道车辆 2004(01) 4.路向阳.曾嵘.刘军 "中原之星"车载计算机网络控制系统[期刊论文]-机车电传动 2002(06) 5.常振臣.牛得田.王立德 基于TCN技术的内燃动车组列车通信网络[期刊论文]-铁道车辆 2006(05) 6.曾嵘.路向阳 首列国产交流传动地铁列车控制及网络系统[期刊论文]-机车电传动 2004(03) 7.龙志强.刘曙生 CAN总线在磁悬浮列车应用研究[期刊论文]-电气传动 2002(02) 8.龙志强.刘曙生.佘龙华 CMS-3型磁悬浮列车微机监控与数据通信系统[期刊论文]-机车电传动 2002(06) 相似文献(10条) 1.学位论文 欧阳剑 TCN实时协议的研究与实现 2009 随着列车高速化、自动化的发展，列车通信网络已经成为列车(尤其是高速列车，动车组)上控制系统中的关键技术，自主研发列车通信网络设备具 有很好的市场前景和重大的现实意义。 TCN网络是列车通信网络的标准之一，它将列车通信网络分成可动态编组车厢的绞线式列车总线(WTB)和连接车厢内固定设备的多功能车辆总线 (MVB)两级结构。TCN将整个列车的通讯设备连接成一个整体，主控设备对整个列车的控制命令可以通过列车网络发送到各个车厢，列车的各个车厢的信 息通过列车网络返送回主控设备上显示，确保了列车上的信息通畅。 国外已经运行的高速列车上部分安装有完整的通信网络，TCN技术已经比较成熟。我国列车网络推荐使用TCN标准，但目前尚处在应用积累阶段。随 着铁路跨越式发展，动车组和大功率交流机车引进和消化，对列车通信网络的需求日益迫切。基于此本课题开展了列车网络-TCN实时协议的研究与实现 。 本文首先全面分析和理解了IEC61375-1《Train Communication Network》(列车通信网络)，在重点剖析和比较了通用通信网络的分层和TCN网络的 分层的异同的基础上，了解和明确了TCN网络应用层，传送层，网络层，数据链路层等网络分层所完成的功能及实现原理。 其次，采用网络分层及模块化的设计方法对TCN RTP的软件系统进行了层次划分和模块划分，提出系统总体 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。在原来WTB管理器硬件(富士通 32位主处理器MB91F362)和软件(嵌入式实时操作系统μC/OS-II和链路层驱动模块)的基础之上进行RTP软件系统的设计和搭建。文中分为过程数据链路层 接口，过程数据应用层接口，消息数据链路层接口，消息数据网络层，消息数据传送层，消息数据应用层接口等几个部分进行设计和阐述。 最后，根据实际情况提出本系统消息数据网络层和消息数据传送层的测试方案，并在现有的硬件平台上完成了模块的功能测试，给出测试结果。实 物仿真的结果表明设计基本达到了预期要求，为后续的工作提供了一定的参考和基础。 2.期刊论文 严云升 列车通信网络(TCN)配置及传送数据的规范化 -电力机车技术2002,25(2) 为了实现列车的互操作性,必须对列车总线上传送的数据规范化,而列车通信网络配置规范化是传送数据规范化的前提.文章分析了国内6种动车组网 络配置的特点,对网络配置和传送数据规范化提出了建议,供今后网络设计者参考. 3.学位论文 王健 基于IEC61375-1标准的列车通信网络(TCN)协议栈的研究与实现 2003 目前,列车朝高速化、自动化方向发展已经成为必然的趋势,集列车控制、故障诊断以及旅客服务信息处理于一体的列车通信网络是高速电力列车上 控制系统的关键技术,符合国际标准的列车通信网络设备有着极其广阔的前景.该课题主要在研究列车通信网络的基础上,设计和实现了符合国际标准 IEC61375-1的列车通信网络协议栈,该协议栈工作于多功能车辆总线之上,实现车辆内的信息交换.该文首先讨论了列车通信网络的发展和列车通信网络协 议的体系结构,分析了列车通信网络国际标准IEC61375-1中的RTP(Real Time Protocol)协议和MVB(Multifunction Vehicle Bus)协议,研究了列车通信网 络中过程数据和消息数据的工作原理.然后提出了一种基于嵌入式操作系统Nucleus和32位高性能ARM处理器的列车通信网络协议栈的设计方案,给出了基 于Nucleus操作系统的协议栈的体系结构和模块划分,以及各个模块的功能描述,并着重论述了协议栈链路层模块和传输层模块的具体实现过程,说明了这 两个模块中主要功能的详细设计方案,包括设计中用到的主要数据结构和Nucleus系统服务的说明,并给出了算法描述和 流程图 破产流程图 免费下载数据库流程图下载数据库流程图下载研究框架流程图下载流程图下载word .列车通信网络协议栈是列 车上的智能设备进行通信的基础,协议栈软件在整个列车通信网络中占有重要的地位,该文最后给出了协议栈在实验室中搭建的MVB总线上的运行效果,并 对系统的下一步开发和改进进行了展望. 4.学位论文 叶露 基于MPC860的VxWorks嵌入式系统在TCN网关中的应用 2006 目前，列车朝高速化、自动化方向发展已经成为必然的趋势，集列车控制、故障诊断以及旅客服务信息处理于一体的列车网络是高速电力列车实现 自动控制的关键，研制符合国际标准(IEC61375-1)的列车通信网络设备有着重要的社会意义和广阔的应用前景。本文研究的是基于Motorola通信处理器 MPC860T和嵌入式操作系统VxWorks的列车通信网(TCN)网关的嵌入式平台的开发，对于打破国外对TCN网关设备的技术垄断，提高我国在列车通信网网络 设备研制方面具有重大意义。 本文在深入研究MPC860T 微处理器和VxWorks嵌入式实时操作系统的基础上，实现了VxWorks在MPC860T处理器上的移植，即板级支持包(BSP)的定制 。 根据列车TCN网关的需求，本文研究了VxWorks下驱动程序的特点，完成了以下驱动程序的设计：四个高速串口、I2C总线接口的实时时钟。 运行在TCN网关上的实时协议(RTP)对操作系统的实时性能和稳定性提出了苛刻的要求，因此，本文深入分析了VxWorks的多任务调度机制，中断响应 机制，完成了中断处理程序的设计与测试，保证了TCN的实时性要求。 5.期刊论文 常振臣.牛得田.王立德.田永洙 基于TCN技术的内燃动车组列车通信网络 -铁道车辆2006,44(5) 介绍了内燃动车组列车控制与通信网络(TCN)的拓扑结构及其组成、通信及重联控制,阐述了各主要部件的功能. 6.学位论文 杨宁 TCN网关相关技术的研究应用 2007 列车通信网络(TCN)是符合IEC61375国际标准的列车网络，TCN作为列车通信网络标准之一，具有明显的优势，由绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆 总线(MVB)组成。网关是这两种网络的纽带，是WTB网络的载体，也是MVB网络中级别最高的5类设备，包含了大部分的TCN信息。 国外厂商对列车网络及控制技术进行了垄断，相应的设备也已经开发成熟。而我国对列车控制网络的基础研究和开发应用相对较晚，网络设备和核 心芯片目前仍需进口，直接导致网络维护难、费用高等问题。因此，加强基础理论性的研究，真正从底层掌握核心技术，开发出具有自主知识产权的产 品，对于推动我国列车通信网络的建设，以及机车国产化的进行有着重要的意义。 本文以网络高级设备TCN网关为切入点深入研究，研究工作主要围绕网关中WTB初运行与MVB总线管理器展开。TCN网关整体设计思想采用自上而下的 EDA设计方法，电路逻辑实现采用Verilog HDL硬件语言描述，而软核硬件采用Altera公司的FPGA+NiosII软核处理器来实现。通过研究与验证证明了对标 准理解的正确性。 在MVB、WTB分层设计上，采用自下而上的设计思想，利用SOPC技术设计自主知识产权的总线访问IP核；利用功能强大的Avalon总线结合NiosII软核 处理器，定制专用的处理器核心芯片，实现应用层的WTB初运行与MVB总线管理功能。 在前述研究成果的基础上，结合现有多节点、具有MVB从设备接口的车载检测系统，验证MVB总线管理器应用的功能，并完成多个WTB节点初运行的试 验。 7.期刊论文 王磊.何正友.WANG Lei.HE Zheng-you 基于Stateflow的TCN列车通信网络仿真分析 -信息技术 2008,""(8) 对TCN网络的WTB和MVB总线分别进行了介绍.在此基础之上根据各部分的功能要求划分各模块的设计思想及具体的设计实现.在Matlab环境下,利用有 限状态机理论对TCN通信网络进行了形式化建模.状态机模型的仿真动态展示了总线系统的通信行为,并为总线控制系统的通信研究提供了一个仿真平台 .从节点的角度出发,建立了节点的发送和接收状态机模型.在此仿真模型基础上,研究了TCN网络控制系统的网络性能指标的影响. 8.学位论文 刘文清 基于TCN的列车通信网络系统研究 2007 随着嵌入式微机控制技术和现场总线技术的发展，现代列车的过程控制已从集中型的直接数字控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。基于 分布式控制的MVB(多功能车辆总线)是IEC61375-1(1999)17CN(列车通信网络国际标准)的推荐方案，它与WTB(绞线式列车总线)构成的列车通讯总线具有 实时性强、可靠性高的特点。 列车车辆的现代化的发展趋势与可靠性、安全性、通讯实时性的要求使MVB逐渐成为下一代车辆的通讯总线标准。适合用作车辆总线，对于固定编组 的列车，MVB也可以用作列车总线。 随着系统集成技术的不断成熟，出现了一种新兴的产业，即进行IP产品及模块化设计。IP(Intel lectual Property)，即知识产权。IP核的本质特 征是可重用性，通常满足良好的通用性、良好的可移植性及绝对正确三个基本特征，是未来SOPC(System-On-Programmable-Chip)设计的核心。 本文对国外传统MVB通信控制器芯片MVBC以及MVB底层通信协议进行深入的研究，在此基础上设计了自主知识产权的MVB总线访问IP核。在SOPC环境下 ，通过在FPGA中植入Nios Ⅱ软核处理器作为核心控制电路，借助于Avalon总线，利用FPGA中的可编程逻辑资源和总线访问IP核来构成该MVB网络接口卡 。 在前述研究成果的基础上，结合DatJgon公司生产的d114系列MVB主卡和两个MVB智能显示单元，在实验室里组建了MVB实验网络系统。 9.学位论文 侯宁 列车通信网络底层协议研究与实现 2006 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。 10.学位论文 曾秋芬 TCN线路冗余控制单元的研究 2009 目前列车朝高速化、自动化方向发展已成为必然的趋势，列车通信网络（TCN）已经成为高速电力列车上控制系统的核心组成部分，研究符合TCN国 际标准的列车通信网络设备有着极其广阔的前景。本文结合国家自然科学基金项目（60674003），对TCN中的冗余控制技术展开研究。 列车通信网络分为绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两层总线体系结构。为保证系统的高可靠性，采用了冗余技术。每条总线都被 设置成双线冗余状态，用以避免单线传输数据出错的情况。在双线中的一条线路传输数据失败时，线路冗余可以保证连续的数据通信。为使每个设备具 有辨识故障线路并且自动切换到另一条线路接收数据的能力，本文研究并设计了线路冗余控制（LRC）单元，以完成正常的线路替换操作，保证数据传输 的高可靠性。 本文首先对列车通信网络体系结构、WTB与MVB两层通信网络等内容进行了分析研究，在此基础上，讨论了列车通信网的数据差错控制和各种冗余技 术，接着给出了LRC单元的整体设计方案，并用硬件描述语言对设计方案中的设备线路模式选择模块、LAT和RLD管理模块、线路替换控制模块和差错计数 器管理模块分别进行了设计实现，最后用仿真工具对各模块进行了仿真测试，仿真结果证明了所设计LRC单元的正确性和有效性。 引证文献(2条) 1.王奇.刘志刚.彭权威.符伟杰 基于CANopen的列车通信网络实现研究[期刊论文]-电气应用 2009(7) 2.宋佳璟.刘志刚 基于CANopen列车通信网络的地铁门控系统设计[期刊论文]-机电工程技术 2008(8) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gykzjsj200707013.aspx 授权使用：西华大学(xhdx)，授权号：1e2e0607-2917-40c1-98eb-9e1e00ddc4e0 下载时间：2010年10月29日