本文關鍵詞：基于FPGA的全功能MVB鏈路層IP核研究與設計

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【摘要】：隨著當代軌道車輛總線技術的快速發(fā)展,以至于對列車通信網(wǎng)絡的可靠性、安全性、實時性等有了更高的要求。多功能車輛總線鏈路層IP核是MVB通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)的重要組成部分,其核心技術一直被國外壟斷,嚴重阻礙了MVB網(wǎng)絡技術在國內(nèi)機車上的使用與推廣。因此對全功能MVB鏈路層IP核的研究與設計具有深遠意義。在本文中,首先對多功能車輛總線的相關原理進行了簡單的闡述,然后對全功能MVB鏈路層IP核進行詳細設計,接著對其軟、硬件平臺的搭建進行了簡單的介紹,最后對各功能模塊進行了測試與驗證,并得出了相應的仿真驗證波形。實現(xiàn)了全功能MVB鏈路層IP核的通信功能。本文采用自頂向下的EDA設計方法,根據(jù)全功能MVB鏈路層IP核所實現(xiàn)的功能,將其分為下列四大模塊:全功能MVB鏈路層編碼器(包括曼徹斯特編碼模塊、數(shù)據(jù)幀分隔符產(chǎn)生模塊、CRC檢驗碼生成模塊)、解碼器(包括接收緩存模塊、譯碼器接收模塊)、主控模塊以及通信存儲器控制模塊。然后再逐一對每個模塊進行設計,并通過FPGA組建的網(wǎng)絡進行模塊功能驗證。本文采用的是Altera公司的集成開發(fā)環(huán)境Quartus II軟件,并使用Verilog硬件描述語言對所涉及的模塊進行程序編譯、仿真與綜合的相關實現(xiàn)。經(jīng)過對每個模塊進行功能仿真和FPGA驗證,充分論證了本文設計方案的可行性。所實現(xiàn)的全功能MVB鏈路層IP核滿足國際軌道車輛通訊網(wǎng)絡標準(IEC-61375)。采用FPGA開發(fā)全功能MVB鏈路層IP核可促進我國軌道車輛通訊網(wǎng)絡技術的發(fā)展,同時對開發(fā)出自主知識產(chǎn)權的全功能MVB鏈路層相關產(chǎn)品具有深遠的意義。
【關鍵詞】：TCN MVB 鏈路層 FPGA IP核
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U270.38
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-11
• 1.1 引言7
• 1.2 國際主流列車通信總線技術7-8
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀8-9
• 1.4 本文研究的內(nèi)容9-11
• 第二章 MVB鏈路層網(wǎng)絡通訊原理11-19
• 2.1 鏈路層網(wǎng)絡結構11-15
• 2.1.1 鏈路層數(shù)據(jù)幀類型12
• 2.1.2 曼徹斯特編碼原理12-13
• 2.1.3 鏈路層網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的幀格式13-15
• 2.2 鏈路層通信介質15-16
• 2.2.1 鏈路層通訊介質15
• 2.2.2 鏈路層設備分類15-16
• 2.3 鏈路層數(shù)據(jù)幀16-19
• 2.3.1 鏈路層數(shù)據(jù)定義16-17
• 2.3.2 鏈路層數(shù)據(jù)幀結構17
• 2.3.3 全功能MVB鏈路層控制17-19
• 第三章 全功能MVB鏈路層IP核設計19-34
• 3.1 鏈路層IP核功能要求19
• 3.2 鏈路層IP核編碼器19-23
• 3.2.1 編碼器的整體結構19-20
• 3.2.2 曼徹斯特編碼模塊20-21
• 3.2.3 數(shù)據(jù)幀分隔符產(chǎn)生模塊21-22
• 3.2.4 CRC檢驗碼生成模塊22
• 3.2.5 編碼器綜合仿真22-23
• 3.3 鏈路層IP核解碼器23-28
• 3.3.1 解碼器的整體結構23-24
• 3.3.2 接收緩存模塊24
• 3.3.3 譯碼器接收模塊24-27
• 3.3.4 解碼器綜合仿真27-28
• 3.4 鏈路層IP核主控模塊28-31
• 3.4.1 主控模塊的功能描述28-29
• 3.4.2 主控模塊的實現(xiàn)29-31
• 3.5 鏈路層IP核通信存儲器控制模塊31-34
• 3.5.1 通信存儲器模塊的功能描述31-32
• 3.5.2 通信存儲器控制模塊的實現(xiàn)32-34
• 第四章 全功能MVB鏈路層IP核驗證34-44
• 4.1 FPGA的選型及開發(fā)流程34-39
• 4.1.1 FPGA的選型34-35
• 4.1.2 FPGA開發(fā)流程35-37
• 4.1.3 FPGA平臺的搭建37-39
• 4.2 軟件開發(fā)環(huán)境簡介39-41
• 4.2.1 Quartus II集成開發(fā)環(huán)境簡介39-40
• 4.2.2 Quartus II硬件抽象層庫40-41
• 4.3 測試與驗證41-44
• 4.3.1 測試平臺搭建41
• 4.3.2 軟件的配置41-42
• 4.3.3 測試結果42-44
• 第五章 總結與展望44-45
• 5.1 論文總結44
• 5.2 論文展望44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻46-49
• 作者簡介49
• 攻讀碩士學位期間研究成果49

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