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WTB列车总线网的研究和实现

计辉  
【摘要】:列车通信网络将整个列车的电气设备连成一个整体,司机对整个列车的控制命令通过列车通信网络送到列车的各个车厢,列车的各个车厢工作状态通过列车通信网络送到司机显示台上,让整个列车有效而安全地工作。此外,该系统能够满足列车重联和铁道客车智能化、网络化的需要。 1999年6月IEEE委员会通过了IEC61375-1标准作为TCN(列车通信网)的标准。同年,IEEE委员会也制订出了车载通信协议标准IEEE Std 1473-1999标准,并将TCN和LONWORKS同时纳入其中。我国列车推荐使用TCN标准,该标准总体结构把列车通信网规定为:由绞式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB组成。其中WTB应用于整个列车,将全部车厢连接起来构成列车通信网络;MVB用于车厢内部连接各个电器设备。本文研究的是作为列车总线网的WTB绞式列车总线网。 在消化IEC61375-1标准后,我们发现网络适配器是WTB总线网的火键部件,从而重点加以研究。明确了网络适配器的功能,组成和技术要求,并进行了详细设计。按照实时协议设计了通信指令和数据帧的类型和格式。IEC61375-1标准规定了两种通信方式:“基于源地址寻址技术周期性数据传送”,和“非周期的消息数拥传送”。传送采用Manchester码。每个适配器有:3个通道,每个通道要求是双余度结构。根据其技术要求进行节点机及元、器件等的选择。选用体人积小、温度范围宽、可靠性高的嵌入式PC/104工控机作为节点处理机:选用ALTERA公司的Cyclone系列FPGA器件作为网卡的核心器件。最后,实现了基于PC/104系统处理机的网络适配器。 在网络适配器实现过程中,采用了先进的QuartusⅡ4.0等EDA工具,解决了一系列关键技术:通信和索引存储器的优化,分布式数据库,曼彻斯特编码器、解码器,循坏冗余校验器、帧的生成,多个状态机的实现并集成在一片FPGA中。 此项具有完全自主知识产权的基于TCN标准的WTB网络控制系统,可对打破国外在TCN网络通信技术上的垄断,填补国内在这一技术领域的空白,具有重要意义。


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