MVB多協議通信網關的設計.pdf

1、如今,隨著國內外高速鐵路和高速列車的突飛猛進和分布式網絡控制系統(tǒng)的發(fā)展,列車通信網絡。TCN已廣泛應用于世界各國的各種新型列車上。在我國自主研發(fā)的5種系列和諧號CRH動車組中,其中就有3種采用了TCN網絡控制技術。MVB通信網關作為TCN通信網絡中的重要組成部分,但它在國內的研究與應用卻長期面臨著國外廠家的技術封鎖和市場壟斷。并且,由于各軌道交通設備生產商之間的技術標準差異,很多車載設備不支持MVB總線通信功能,使得MVB網關有著廣闊的

2、應用需求,而已有的MVB網關大多只具有單一的協議轉換功能,這不僅違背了列車總線的開放性原則,還影響了MVB網關的兼容性發(fā)展。
　　 在這樣的研究背景和應用環(huán)境下,本課題參照TCN網絡通信標準IEC61375-1,結合當今的無線通信熱點Wi-Fi以及在列車中已普及應用的CAN現場總線、RS-485和RS-232總線,提出了一種MVB多協議通信網關的設計方案。本文首先概述了TCN和MVB網關的總體發(fā)展狀況,然后深入研究了MVB多協議

3、通信網關中所涉及到的關鍵技術,尤其是MVB實時協議中的過程數據通信；最后詳細分析了多協議網關的軟硬件設計實現。其中,在硬件部分,本設計利用了目前較小的可嵌入式MVB通信板卡SSMV62AD和意法半導體公司的低功耗高性能ARM處理器STM32F103ZET6,設計并調試通過了MVB多協議網關的PCB硬件電路板。而在軟件設計過程中,本課題始終圍繞著MVB過程數據鏈路層通信的實時性和可靠性原則,提出了列車網關宿端口機制、設備網關源端口機制以及

4、偶發(fā)相中數據集的周期性觸發(fā)訪問機制,并針對Wi-Fi無線通信中UDP傳輸的不可靠性,在TCP通信協議的超時重傳、滑動窗口、后退n協議應答的基礎上進行了UDP數據包的高效可靠傳輸改進；而且總結出了本文所涉及的不同總線數據傳輸特性,并依此在μC-OSⅡ實時操作系統(tǒng)中實現了MVB與四種總線之間的協議相互轉換功能,完成了多協議網關中可實時調度的多任務應用程序設計。
　　 最后為檢測多協議網關的基本數據通信能力,本設計針對CRH1型動車組