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基于ARM的MVB接口机车逻辑控制模块设计与实现

李峰  
【摘要】:随着列车高速化、自动化的发展,越来越多的列车采用了列车通信网络(TCN),列车通信网络是集现代列车控制、状态检测、故障诊断及旅客服务等信息传输为一体的高性能综合控制系统,多功能车辆总线(MVB)是该系统的重要组成部分。本文主要研究了“韶山7E(SS7E)电力机车网络控制系统”中基于ARM的MVB接口机车逻辑控制模块的硬件设计与实现方法。 模块化SS7E电力机车网络控制系统是由铁道部北车集团大连研发中心与大连理工大学信息与控制研究中心合作进行研发,主要包括中央控制模块(CCU)、逻辑控制模块(LLC)、空气管路控制模块(DKL)、司机室控制模块(CAB)。逻辑控制模块主要由CPU及MVB控制单元、数字量输入输出单元(DX)、电源控制单元和背板总线单元四部分组成。 本文在深入了解国内外列车通信网络的发展现状和嵌入式系统技术应用的基础上,根据韶山7E(SS7E)电力机车网络控制系统的设计需求,研究了TCN国际标准和多功能车辆总线(MVB)协议,对SS7E中的逻辑控制模块(LLC)进行设计和实现。详细地阐述了LLC中CPU及MVB控制单元、数字量输入输出单元、电源控制单元和背板总线单元的设计方法。主要从各单元的原理设计、器件的选型、PCB设计方案、电路抗干扰措施设计和硬件调试方法等几个方面进行了分析。鉴于铁路机车运行环境的复杂性,在原理设计时充分地考虑了机车电磁兼容的问题,并研究了多层PCB电路板设计方法,分析了多层电路板设计中的电路抗干扰措施,以保证其运行的可靠性。 最后,对基于ARM的MVB接口机车逻辑控制模块的调试、运行、验收结果表明,该模块的开发达到了设计目标要求,并取得了满意的效果。


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