论文部分内容阅读
基于分布式控制系统的列车通信网络(TCN)包括连接列车内不同车辆的铰链式列车总线(WTB)和连接车辆内固定设备的多功能车辆总线(MVB)。在MVB产品中，实现数据链路层协议的核心芯片MVB设备控制器是MVB技术的关键，其功能是实现MVB与其物理设备之间的通信。目前MVB控制器的技术被国外的几个公司垄断，致使在国内购买该芯片价格昂贵，并且我国对引进技术的理解消化和二次开发都做的不够，这些因素严重阻碍了MVB在国内机车上的推广使用，同时也不利于研制具有自主知识产权的列车通信网络产品和日后制定中国自己的列车通信网络标准。 正是基于这些原因，本文对TCN中的MVB技术进行了仔细研究，并在深入了解MVB的通信机制的基础上，提出了采用FPGA替代MVB控制器专用芯片的解决方法。根据TCN协议，连接在MVB上的设备可以分为5类，其中1类设备可以在不需要CPU的基础上实现自动通信，最为常用。本设计的目的就是采用FPGA替代MVB1类设备控制器。 本文采用自顶向下的模块化设计方法，根据MVB1类设备控制器要实现的功能，将设计划分为3个模块：发送模块、接收模块和MVB1类模式控制模块。其中发送模块又划分为位控制单元、CRC生成单元、FIFO单元和曼彻斯特编码单元等。接收模块又划分为帧起始检测单元、时钟恢复单元、帧分界符检测单元、数据译码单元、CRC校验单元、译码控制单元和长度错误检测单元等。MVB1类模式控制模块又划分为报文错误处理单元、主帧寄存器单元、TM控制单元和主控单元等。上述各模块的RTL级设计都是采用硬件描述语言Verilog实现的。 在完成RTL级设计的基础上，进一步构建了整个系统的功能仿真平台，在该平台上验证了设计的正确性。针对Xilinx公司的XC2S200芯片，利用ISE集成工具对本设计进行了综合及时序仿真，验证了其收／发帧及报文分析等功能，得到了符合IEC61375-1协议的帧波形。