论文部分内容阅读
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Vx Works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。