基于ETB协议的列车重联通信HPS软件设计

摘要

随着我国高速列车对信息控制和传输的要求日益提高;列车通信网络的结构逐渐复杂化;需要存储与传输的数据量也急剧增加;传统的列车通信网(TCN)已逐渐无法满足在特定环境下的数据控制与传输要求;而以太网在传输速率和网络带宽上已经具有明显优势。因此;如何将其应用于列车通信网络是现在的重点研究方向。 本文研究内容基于“列车重联通信技术研发”项目;采用altera公司的Cyclone;V;SOC芯片设计开发硬件实验板;并对其关键技术（中断技术;DMA传输技术等）进行验证;为后面ETB协议的实现提供技术支持。软件开发采用ARM;DS-5（V14.1）集成开发平台;使用C语言进行编程实现。其中通信协议采用2014年颁布的以太列车骨干网《IEC;61375-2-5》协议;在对ETB协议进行仔细研究后;实现列车网络初运行;常规运行以及通信重联功能;并在此基础上保证数据传输的实时性以及完整性。 本文根据列车重联通信项目总体需求;结合ETB系统网络结构;设计使用FPGA;HPS及CPU硬件架构实现该项目方案。其中HPS功能模块主要在数据链路层;网络层及传输层;以及向应用层提供接口;在初运行阶段实现列车拓扑发现协议(TTDP);完成物理拓扑与逻辑拓扑的建立;以及ETBN节点及CN网络的编址;在列车常规运行阶段完成数据交换功能及五类数据的处理功能;并具备节点探测和异常检测能力;实现列车重联通信功能。结合ETB协议;主要完成了初运行模块设计;接口模块设计;帧处理模块设计;及重联模块设计。 本项目的方案设计及关键技术已经验证符合项目要求;相关模块编程已基本完成;FPGA与HPS联调测试显示该通信系统可以正常运行;各个功能模块均能够满足需求。

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