MVB多協(xié)議通信網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì).pdf

1、如今,隨著國(guó)內(nèi)外高速鐵路和高速列車的突飛猛進(jìn)和分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展,列車通信網(wǎng)絡(luò)。TCN已廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)的各種新型列車上。在我國(guó)自主研發(fā)的5種系列和諧號(hào)CRH動(dòng)車組中,其中就有3種采用了TCN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。MVB通信網(wǎng)關(guān)作為TCN通信網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分,但它在國(guó)內(nèi)的研究與應(yīng)用卻長(zhǎng)期面臨著國(guó)外廠家的技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷。并且,由于各軌道交通設(shè)備生產(chǎn)商之間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異,很多車載設(shè)備不支持MVB總線通信功能,使得MVB網(wǎng)關(guān)有著廣闊的

2、應(yīng)用需求,而已有的MVB網(wǎng)關(guān)大多只具有單一的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,這不僅違背了列車總線的開(kāi)放性原則,還影響了MVB網(wǎng)關(guān)的兼容性發(fā)展。
　　 在這樣的研究背景和應(yīng)用環(huán)境下,本課題參照TCN網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61375-1,結(jié)合當(dāng)今的無(wú)線通信熱點(diǎn)Wi-Fi以及在列車中已普及應(yīng)用的CAN現(xiàn)場(chǎng)總線、RS-485和RS-232總線,提出了一種MVB多協(xié)議通信網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)方案。本文首先概述了TCN和MVB網(wǎng)關(guān)的總體發(fā)展?fàn)顩r,然后深入研究了MVB多協(xié)議

3、通信網(wǎng)關(guān)中所涉及到的關(guān)鍵技術(shù),尤其是MVB實(shí)時(shí)協(xié)議中的過(guò)程數(shù)據(jù)通信；最后詳細(xì)分析了多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。其中,在硬件部分,本設(shè)計(jì)利用了目前較小的可嵌入式MVB通信板卡SSMV62AD和意法半導(dǎo)體公司的低功耗高性能ARM處理器STM32F103ZET6,設(shè)計(jì)并調(diào)試通過(guò)了MVB多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的PCB硬件電路板。而在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中,本課題始終圍繞著MVB過(guò)程數(shù)據(jù)鏈路層通信的實(shí)時(shí)性和可靠性原則,提出了列車網(wǎng)關(guān)宿端口機(jī)制、設(shè)備網(wǎng)關(guān)源端口機(jī)制以及

4、偶發(fā)相中數(shù)據(jù)集的周期性觸發(fā)訪問(wèn)機(jī)制,并針對(duì)Wi-Fi無(wú)線通信中UDP傳輸?shù)牟豢煽啃?在TCP通信協(xié)議的超時(shí)重傳、滑動(dòng)窗口、后退n協(xié)議應(yīng)答的基礎(chǔ)上進(jìn)行了UDP數(shù)據(jù)包的高效可靠傳輸改進(jìn)；而且總結(jié)出了本文所涉及的不同總線數(shù)據(jù)傳輸特性,并依此在μC-OSⅡ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了MVB與四種總線之間的協(xié)議相互轉(zhuǎn)換功能,完成了多協(xié)議網(wǎng)關(guān)中可實(shí)時(shí)調(diào)度的多任務(wù)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。
　　 最后為檢測(cè)多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的基本數(shù)據(jù)通信能力,本設(shè)計(jì)針對(duì)CRH1型動(dòng)車組