基于VME总线的TCN高速列车网关设计

摘要

高速列车网关是列车上连接列车网络通信总线MVB(多功能车辆总线)和WTB（绞线式列车总线）的设备，实现列车网络数据跨总线传输，由此可见网关在列车网络中是十分重要的设备。要保证数据跨总线传输正确无误，就需要网关有很高的可靠性与稳定性。
　　 本文所介绍的网关含有三个子设备，因此需要一种可靠性高的背板总线将网关的三个子设备连接起来。VME总线是一种通用的计算机总线，经过二十几年的发展，VME总线系统已经非常完善，基于VME 总线开发的产品已广泛应用到工业控制、航空航天、军用系统、交通运输和医疗系统等领域，选用VME 总线作为网关的背板总线，可以提高列车网关的稳定性。
　　 本文详细介绍了列车网关的架构，在此基础上结合VME 总线协议，分析了系统功能需求，利用FPGA实现了VME 总线的逻辑控制。论文的主要工作包括各个子模块与VME 总线接口的硬件和软件设计与实现。由于网关的主要功能是数据的转发，而实现此功能的同时需要进行中断操作，因此硬件接口的主要任务是设计VME总线中的数据传输总线（DTB），优先权中断总线和公用总线信号。根据VME 总线对不同信号的驱动能力的不同要求，对所使用到的信号线，按照协议规定的电气特性完成了驱动电路设计。实现VME 总线控制逻辑的FPGA是Altera 公司的cyclone 系列芯片，软件设计分为主从设计，主设备FPGA 内部模块主要包括本地总线周期，VME 总线周期，数据缓存FIFO，中断处理模块，以及定时器模块等。
　　 从设备FPGA 内部模块主要包括本地总线周期，VME总线周期，中断请求器模块，以及定时器模块等。以上所有模块都按照VME总线协议规定的时序工作。
　　 TCN高速列车网关VME总线实现已完成，与多种MVB，WTB设备进行互连，顺利通过了项目验收。网关工作稳定，性能可靠，各项指标都满足要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 系统总体设计

3 硬件平台设计

4 软件设计

5 系统调试与问题

6 总结

致谢

参考文献