基于FPGA的城轨空调MVB控制器研究与设计

摘要

随着国内城轨车辆技术的飞速发展，城轨车辆已经成为人们出行的重要交通工具之一，人们对城轨车辆的乘坐舒适性要求不断提高，从而对城轨空调的性能也提出了更高的要求。城轨空调控制器是影响城轨空调性能的关键因素，其核心技术基本被国外所垄断。目前多功能车辆总线在城轨车辆上已经得到普遍应用，由于国内技术不够成熟，国产空调控制器大多不支持多功能车辆总线MVB接口，这也导致了国产空调控制器在实际使用中存在一定局限性。因此设计开发国产城轨空调MVB控制器是城轨车辆技术发展的必然需求。
　　在深入了解MVB通信机理的基础上，结合城轨空调MVB控制器要实现的功能，基于FPGA设计了城轨空调MVB控制器，在Quartus II环境下对主控模块、发送模块、接收模块和逻辑控制模块进行了详细设计，给出了各个模块的设计流程，并采用VHDL硬件描述语言进行编程实现，并在ModelSim环境下对各个模块和整个控制器进行了功能性仿真测试。为了提高所设计城轨空调MVB控制器的可靠性，采用极大代数算法分析了MVB控制器过程数据的通信过程，以提高通信实时性。通过引入周期输入控制，分析了城轨空调 MVB控制器过程数据发送间隔与传输时间矩阵及MVB数据通信系统无阻塞之间的关系，并进行了仿真测试。在完成城轨空调MVB控制器FPGA设计和MVB数据通信可靠性理论分析的基础上，构建了城轨空调MVB控制器测试平台，对所设计的城轨空调MVB控制器进行了性能测试。
　　基于FPGA的城轨空调MVB控制器经过硬件设计、功能仿真、理论分析以及实际测试，结果表明其具有良好的性能，为国产化城轨空调MVB控制器提供了可行解决方案。同时对加速我国城轨车辆控制系统核心技术的自主发展，提升城轨车辆电气设备的技术水平具有积极的促进作用。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容和结构安排

第2章 城轨空调MVB控制器FPGA设计

2.1 总体结构

2.2 主控模块

2.3 发送模块

2.4 接收模块

2.5 逻辑控制模块

2.6 MVB控制器仿真测试

第3章 城轨空调MVB控制器可靠性研究

3.1 MVB实时协议

3.2 可靠性算法

3.3可靠性算法分析

3.4 算法仿真分析

第4章 城轨空调MVB控制器测试平台设计

4.1 硬件系统

4.2 软件系统

4.3 测试结果

第5章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果