一种高性能实时通信总线的研究和实现

摘要

本论文首先简要介绍了TCN网络,然后以MVB总线为研究对象,详细讨论了MVB总线功能,从理论上对其进行了分析,通过与IEEE802.3和以太网中广泛使用的CSMA/CD数据链路控制方式进行的对比分析,表明MVB传送过程数据时在吞吐率、时延等方面均具有优势.虽然在传送消息数据时,CSMA/CD优势较明显,但考虑到其MAC最短帧长的限制和阻塞信号造成的信道浪费,以及所选用的退避算法不能保证通信的可靠性和及时性,MVB更适合应用于实时性和安全性要求非常高的列车通信网控制系统中.本文提出了基于

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文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的提出和意义

1.2列车通信网络的现状与发展

1.3论文研究的主要内容

第2章列车通信网络(TCN)

2.1列车通信网体系结构及功能

2.2列车通信网中的数据传输

2.2.1数据传输类型

2.2.2数据传输服务

2.2.3两层网络间的数据传输

2.3列车通信网络介质访问方式

2.4实时协议

第3章多功能车辆总线

3.1物理特性

3.1.1总线介质

3.1.2设备类型

3.1.3收发器接口

3.2 MVB帧和报文

3.2.1帧格式

3.2.2报文时间

3.3 MVB数据链路层

3.3.1寻址

3.3.2 MVB端口

3.3.3帧格式

3.4 MVB介质访问控制

3.4.1周期性介质访问

3.4.2偶发性介质访问

第4章通信网络系统性能分析

4.1通信网络性能分析

4.1.1网络系统性能评价

4.1.2影响网络性能的因素

4.1.3网络性能分析的方法

4.2 CSMA/CD介质访问控制

4.2.1载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)

4.2.3 MAC帧数据结构

4.2.4非坚持CSMA/CD最大吞吐率

4.3过程数据最大吞吐率

4.3.1假定条件

4.3.2 MVB最大吞吐率

4.3.3 CSMA/CD最大吞吐率

4.3.4结论

4.4消息数据吞吐率

4.4.1假定条件

4.4.2 MVB吞吐率与时延

4.4.3 CSMA/CD吞吐率与时延

4.4.4结果分析

4.5其它现场总线性能

4.5.1 WorldFIP

4.5.2 Profibus

4.5.3 CAN

第5章MVB通信控制器设计

5.1解决方案

5.1.1 CPLD/FPGA器件及EDA技术

5.1.2“CPLD/FPGA体系结构”的特点

5.2通信控制器的硬件设计

5.2.1总体设计方案

5.2.2通信控制器核心模块设计

5.2.3 MVB总线接口

5.2.4 CPLD与单片机接口设计

5.3基于CPLD片内逻辑功能实现

5.3.1曼彻斯特编码/解码的设计

5.3.2CRC校验

5.3.3编码/解码器的设计与实现

5.4问题讨论

第6章总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间公开发表的学术论文