基于MVB通信的列车LED显示控制器硬件设计与实现

摘要

我国经济在最近20多年间一直保持着很高的增长速度，随之而来的是越来越多的城市为了方便市民出行以及与周边城市相互贸易而大力建设城市内部、城市与城市之间的轨道交通系统，同时，人们也对出行质量提出了更高的要求，高服务质量和运营水平的城市轨道交通必将成为人们出行的首选。因此城市轨道交通运营商会更加注重对乘客的服务水平，尤其是乘车信息的服务，在此背景下，出现了乘客信息系统这一概念，它指能够将乘车相关的各种信息在特定时间向乘客传达的系统。LED显示器作为乘客信息显示系统的主要载体之一，直接为乘客提供乘车和日常服务信息，尤其是在紧急情况下可以为乘客提供动态疏散引导信息，其作用显得尤为重要。
　　本文通过对列车LED显示控制器的需求分析提出一种基于Spartan-6系列的FPGA以及MVB通信总线的控制方案。此外，FPGA外接DDR2存储器，在电路板工作时，microblaze软核程序，应用程序、字库以及站点和开关门信息数据会在该内存中运行。本文通过器件的选择、电路和PCB的设计与实现以及最后的功能测试，验证该方案的正确性。
　　本文首先对乘客信息系统和LED显示器的发展情况和基本原理做了简单的介绍;然后对列车LED显示控制器的需求进行分析，选择基于FPGA和MVB通信总线的总体设计方案;然后详细地介绍硬件设计的开发平台及开发流程、电路原理图以及印刷电路板设计，电路原理图设计主要包括系统的电源电路、内存电路、MVB接口电路以及四位串行Flash电路等，PCB设计主要包括PCB叠层的选取、PCB布局布线及其后处理;最后对列车LED显示控制器进行了硬件基本测试以及相应功能测试，给出了本文总结，并对下一步的工作进行了展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 乘客信息系统

1．1．1 研究背景

1．1．2 国内外发展现状

1．1．3 乘客信息显示系统

1．2 LED显示器简介

1．3 课题的主要内容及意义

1．4 论文结构

2 基于MVB通信的列车LED显示控制器的需求分析和整体设计

2．1 需求分析

2．2 LED显示控制器的整体设计

2．2．1 方案的选取

2．2．2 器件选择的依据

2．2．3 主要器件的选择

2．2．4 整体结构

2．3 本章小结

3 基于MVB通信的LED显示控制器硬件电路原理图设计

3．1 硬件开发工具及开发流程

3．1．1 硬件开发工具

3．1．2 Allegro 16．3中的功能模块

3．1．3 硬件设计的流程

3．2 电路原理图设计

3．2．1 电源电路的设计

3．2．2 时钟电路的设计

3．2．3 复位电路

3．2．4 LED屏驱动接口电路模块

3．2．5 MVB总线接口电路

3．2．6 DDR2接口电路

3．2．7 Flash接口电路

3．2．8 RTC时钟电路

3．3 本章小结

4 基于MVB通信的LED显示控制器的PCB设计

4．1 PCB设计中需要重视的问题

4．2 PCB设计中层叠的选取

4．3 PCB的布局

4．4 特殊元器件的布线

4．5 PCB设计的后处理

4．6 本章小结

5 基于MVB通信的LED显示控制器的板卡功能的调试

5．1 板卡的基本硬件测试

5．2 板卡MVB一致性测试

5．2．1 功能测试环境的搭建

5．2．2 MVB收发器输出信号测试

5．2．3 MVB收发器的帧尾测试

5．3 板卡通信功能的测试

5．3．1 功能测试环境的搭建

5．3．2 主要功能测试

5．3．3 与上位机通信的实验条件

5．3．4 与上位机通信的实验结果

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢