多功能车厢总线通信控制网的研究及实现

摘要

从70年代开始，国外许多大公司就开始了车载微机的研究，并相继制定了自己的机车总线标准，为了能有一个相对一致的标准应用于列车形成列车通信网络(TCN-TrainCommunicationNetwork)并实现车载数据通信的国际化，国际电工技术委员会IEC的第九技术委员会TCN的第二十二工作组WG22特别制定了列车通信网络的国际标准IEC61375-1，即所谓的TCN标准，在国内这一标准也被列入铁标。 对于列车来讲，网络通讯只涉及了网络的物理层、链路层和应用层。列车通信网络包括列车总线(WTB)和车厢总线(MVB)。MVB多功能车厢总线(MultifunctionVehicleBus)将车厢内(即机车内、客车车辆内或货车车辆内)的设备连在一起构成一个控制局域网，其本质上是一种现场总线。为了符合TCN标准并能方便地实现MVB设备之间的互连，各个与MVB相连的设备都必须具有统一的硬件和软件接口。硬件接口主要由各个设备中的MVB网络接口单元(网卡)实现，网卡实现物理层信号的转换，执行数据链路层的通信规程，其基本任务是将主机或其他网络设备发送的数据送入网络，或从网络中接收其它设备发来的数据并将它送给主机；软件接口则实现MVB链路层服务功能，为高层提供服务及服务访问接口，从而屏蔽底层协议，提供透明的、可靠的链路通路，方便用户的使用。MVB网络接口单元在MVB网络中占有重要的地位，所有与MVB连接的设备通过MVB网络接口单元访问MVB。 本论文结合TCN标准的基础研究和广州地铁车辆故障诊断系统(CFSU)的项目，在剖析列车控制系统的特点和列车通信网络层次的基础上，研究和分析了列车通信网的第二级——MVB，并重点讨论了MVB物理层、介质访问控制子层、逻辑链路控制子层的功能原理及实现方法，在此基础上深入研究了数据链路层数据帧的CRC产生、校验及其算法；对MVB通信控制系统网络进行安全性分析以及系统网络性能中数据吞吐量和延时的研究算法、仿真，并以此为依据配置合理网络；深入分析了网络接口单元的软硬件结构及功能特点并首次使用嵌入式1inux操作系统，基于PC/104主机的平台构建实验室环境下MVB网络通讯试验系统，按照新的国际标准IEC-61375，对其进行应用研究，实现并验证车厢总线过程数据通信，获得了成功，为列车通信网的应用积累了经验。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章绪论

第二章列车通信网协议及其控制网络性能特征

第三章列车通信控制系统MVB总线及其硬件构架

第四章 MVB通信系统安全及性能分析与仿真实现

第五章MVB通信试验小系统的实现

总结与展望

参考文献

附录1：缩写

附录2：部分程序

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢