嵌入式網(wǎng)關(guān)在列車通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究.pdf

1、列車通信網(wǎng)絡(luò)是安裝在客車上的計算機局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),負責(zé)對整列客車各個部分信息的采集與傳遞,對列車的車載設(shè)備狀態(tài)進行控制、檢測、診斷及記錄,并為乘客提供相關(guān)信息服務(wù)。列車通信網(wǎng)絡(luò)由列車總線網(wǎng)、車輛總線網(wǎng)級子網(wǎng)組成,建設(shè)列車通信網(wǎng)絡(luò)對保證列車控制的有效性、安全性及旅客舒適性具有重大意義。
　　現(xiàn)今列車通信網(wǎng)絡(luò)主要采用WTB/MVB與LonWork技術(shù),這兩種技術(shù)已廣泛應(yīng)用于列車通信網(wǎng)絡(luò)中。但這兩種總線也有其自身的缺陷,由于列車級通信數(shù)據(jù)

2、量大于車輛級,一般情況下,當列車級通信速率高于車輛級,二級子網(wǎng)才能更好地匹配,MVB比WTB通信速率高,且WTB/MVB專為列車通信網(wǎng)絡(luò)而開發(fā),費用較高;LonWorks對傳輸介質(zhì)和拓撲形式要求不嚴格,既能作為列車總線也能作為車輛總線,但其最大缺陷為傳輸速率較低,很難滿足列車通信網(wǎng)絡(luò)中日益增長的數(shù)據(jù)傳輸。工業(yè)以太網(wǎng)作為一種現(xiàn)場總線,具有傳輸速率高、容錯性強、拓撲性好的特點,很適合應(yīng)用于列車通信中。
　　本文針對現(xiàn)有列車通信網(wǎng)絡(luò)中存

3、在的缺點,提出將工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用于列車通信網(wǎng)絡(luò)的方案,并對以太網(wǎng)在機車中的應(yīng)用進行了積極有益的探索和研究。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以CAN總線為車廂總線、以太網(wǎng)為列車總線,并與其他幾種當今流行的現(xiàn)場總線進行比較,總結(jié)出以太網(wǎng)通信技術(shù)的優(yōu)勢所在,結(jié)合當前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,提出了一種嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于機車通信的解決方案,以實現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換,并設(shè)計了完整的電路和程序。
　　(2)本文對TCP/IP通信協(xié)議作了較為深入的研

4、究和分析,并結(jié)合實際需要把LwIP移植到了ARM7上,實現(xiàn)了IP、TCP、UDP、ICMP以及ARP等協(xié)議,從而使得工業(yè)以太網(wǎng)能夠在列車通信網(wǎng)絡(luò)中得以應(yīng)用
　　(3)設(shè)計并實現(xiàn)了CAN-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊,并編寫了相應(yīng)的通信程序,實現(xiàn)了CAN數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。最后使用Visual Basic開發(fā)了嵌入式網(wǎng)關(guān)上位機測試軟件,并作了大量測試,得到了相關(guān)性能指標。測試結(jié)果顯示本文所研究設(shè)計地嵌入式網(wǎng)關(guān)很好地實現(xiàn)了CAN與以太網(wǎng)之間