带有RS485转换功能的一类网卡设计与实现

摘要

目前列车朝高速化、自动化方向发展已经成为必然的趋势，列车通信网络(TCN)已经成为高速电力列车上控制系统的关键技术，开发符合国际标准的列车通信网络设备有着极其广阔的前景。 列车通信网络分为绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)两层总线体系结构，多功能车辆总线作为IEC61375的推荐标准越来越多的应用于机车车辆中。当设备与MVB总线通信时必须通过专用的MVB网卡来实现，而列车中由于种种原因仍存在较多的基于RS485总线通信的设备，如何实现这两种设备间的通信成为一个亟待解决的问题。 论文首先对多功能车辆总线和RS485总线进行了深入的研究，分析二者通信的各自特点，而后给出了基于FPGA和AT89S52单片机平台的数据传输方案。FPGA负责与多功能车辆总线的通信，单片机负责RS485总线上的通信，二者通过数据线地址线连接实现数据的传输与控制。FPGA实现MVB控制器功能，分为曼彻斯特编码器、解码器、缓冲区、中央控制单元、内部存储器和单片机接口等几部分。本文定义了七个关键字用于单片机访问MVB控制器，使用者可根据RS485总线上传输的不同协议对单片机编程，实现两种异构总线上的数据传输。本文经原理图设计到PCB制板调试，形成实物。完成的网卡最后通过了实验室测试。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1列车通信网络简介

1.2列车通信网络特点

1.3国内外列车通信网络发展情况

1.4课题的提出及意义

1.5本文的工作

2 MVB和RS485总线的研究

2.1 MVB总线的研究

2.1.1 MVB物理层

2.1.2 MVB数据链路层

2.1.3 MVB设备分类

2.2 RS485总线的研究

2.2.1 RS485的电气特性

2.2.2 RS485的通信协议

2.2.3小结

3 MVB与RS485转换的硬件平台设计

3.1总体架构

3.2功能模块划分

3.2.1电源及复位电路

3.2.2 RS485接口及单片机电路

3.2.3 MVB接口及MVB控制模块电路

3.3原理图与PCB设计

4 MVB控制器的设计与实现

4.1开发平台

4.1.1可编程器件的选择

4.1.2设计输入的选择

4.1.3 EDA工具

4.2设计与实现

4.2.1总体结构设计

4.2.2曼彻斯特编码器

4.2.3曼彻斯特解码器

4.2.4中央控制单元

4.2.5内部存储器和缓冲区

4.2.6单片机接口

5接口及应用函数的实现

5.1访问MVB控制器命令字

5.2访问MVB控制器接口函数设计

5.3用户编程应用

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢