基于VME总线的MVB通信板的设计与开发

摘要

轨道交通信号系统的安全性直接影响到列车能否安全可靠并且高效地运行,关系到广大乘客的生命安全,为保证信号系统的安全性,对轨道交通安全计算机的各重要组成设备进行专门的研究与设计,具有重要的理论和实践意义。
　　 列车通信网络(TCN-Train Communication Network)近几年在我国轨道交通领域被广泛研究与应用,它集列车控制、故障诊断以及列车服务信息处理于一体,已成为现代高速列车控制系统的关键技术。它包括两级总线:绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)。
　　 本课题从国内外研究现状出发,针对当前国内车载安全计算机MVB通信板的研究极少,轨道交通领域迫切需要此类设备这一问题,围绕现代轨道交通运行信息传输的实时性及可靠性,将TCN网络与车载安全计算机技术相结合,提出了一种带有VME总线接口的MVB通信板的设计。此通信控制板连接不同类型的总线,包括VME总线和MVB总线,通过运行在其上的通信协议软件,实现跨总线的数据传输。此外,还提供多种方便的从机和通讯存储器接口,包括UART串口、USB接口和以太网接口。
　　 首先,本文对运用到的相关技术理论进行研究,提出了整体设计方案。接着设计并完成了基于VME总线接口的MVB通信板硬件电路,最终给出了具体硬件实现。本设计采用三取二同步冗余计算单元结构,安全性,实时性满足一般站场、路段的需要。系统以ARM控制器为核心,实现物理层信号的转换,并通过运行在其上的通信协议程序,完成协议转换,实现跨总线的数据传输。
　　 其次,文章详细阐述了通信板的软件设计,通信板的软件主要划分为ARM主控器模块,VME总线接口模块和MVB总线控制器模块,而ARM控制器模块包
　　 括数据传输部分和通信接口部分。文中对各个模块进行了框图和流程图说明,阐述了程序设计的关键点。
　　 最后,本文简单介绍了调试和组网测试过程。通信板调试过程验证了设计的正确性。为了验证装置能否正常地工作在MVB网络下,在实验室进行了进行符合现场应用的电气中距离(EMD)的组网测试,最终的实验结果表明整个系统通信正常。论文结尾部分对所做工作进行总结,并提出了今后可以继续完善和改进的地方。