嵌入式車(chē)載計(jì)算機(jī)通信設(shè)備的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).pdf

1、為實(shí)時(shí)、可靠地對(duì)TCN運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，目前實(shí)際列車(chē)通信設(shè)備中往往設(shè)置車(chē)載計(jì)算機(jī)作為其核心。嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助控制設(shè)備運(yùn)行的系統(tǒng)，它是軟件和硬件的結(jié)合體，適用于像車(chē)載計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)這樣對(duì)功能、可靠性、體積和功耗要求都比較嚴(yán)格的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。國(guó)外對(duì)列車(chē)通信設(shè)備的開(kāi)發(fā)技術(shù)相對(duì)成熟，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了嵌入式車(chē)載計(jì)算機(jī)與TCN技術(shù)的結(jié)合，且正形成壟斷態(tài)勢(shì)。而國(guó)內(nèi)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究起步較晚，開(kāi)發(fā)應(yīng)用較少，尚需搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)

2、權(quán)的設(shè)備產(chǎn)品，以增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力并推動(dòng)我國(guó)列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
　　VME總線(xiàn)是嵌入式系統(tǒng)常用的板級(jí)通信總線(xiàn)。本文以實(shí)現(xiàn)VME的板級(jí)通信為切入點(diǎn)，搭建了嵌入式計(jì)算機(jī)與TCN網(wǎng)絡(luò)MVB層的互聯(lián)系統(tǒng)，使得該通信設(shè)備具有MVB網(wǎng)絡(luò)接口功能。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的MVB技術(shù)成熟，所以研究工作主要圍繞嵌入式系統(tǒng)主控單元和VME總線(xiàn)接口展開(kāi)。
　　嵌入式系統(tǒng)主控單元是基于Power PC處理器MPC8245，在VxWorks操作系統(tǒng)中對(duì)開(kāi)發(fā)板自下向

3、上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足硬軟件實(shí)際的接口和功能需求。硬件上設(shè)計(jì)并制作了與開(kāi)發(fā)板匹配的接口板，軟件上在Tornado2.2環(huán)境中開(kāi)發(fā)了VxWorks操作系統(tǒng)下適用于硬件的底層BSP，并開(kāi)發(fā)頂層應(yīng)用程序，通過(guò)測(cè)試對(duì)串口、以太網(wǎng)、VME總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門(mén)狗等各個(gè)單元模塊進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　全自主研發(fā)具有MVB接口的3U通信板卡，完成硬件設(shè)計(jì)和部分軟件設(shè)計(jì)：VME邏輯接口功能采用Verilog HDL硬件語(yǔ)言在FPGA上開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)A1

4、6/D16模式數(shù)據(jù)交換；MVB網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能采用FPGA+NiosⅡ軟核處理器的方式，移植了實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的MVBC內(nèi)核，并在頂層設(shè)計(jì)了配合上位機(jī)對(duì)MVB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)的應(yīng)用程序。
　　在上述研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的MVB設(shè)備進(jìn)行了符合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的電氣中距離的組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)通信設(shè)備實(shí)際需求，在VC++6.0環(huán)境下開(kāi)發(fā)了基于以太網(wǎng)通信的上位機(jī)軟件。在實(shí)驗(yàn)中，使用上位機(jī)經(jīng)由主控單元對(duì)MVB網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置，并通過(guò)VME總線(xiàn)讀寫(xiě)