基于ETB协议的列车重联通信HPS软件设计

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1、分类号学号M201671908学校代码10487密级硕士学位论文基于ETB协议的列车重联通信HPS软件设计学位申请人：包玉刚学科专业：电子与通信工程导师：杨灵兼职导师：李响答辩日期：2018年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringDesignofHPSSoftwareforTrainReconnectionCommunicationBasedonETBProtocolCandidate:BaoYugangMajor:

2、Electronic&CommunicationEngineeringSupervisor:AssociateProf.YangLingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2018华中科技大学硕士学位论文摘要随着我国高速列车对信息控制和传输的要求日益提高，列车通信网络的结构逐渐复杂化，需要存储与传输的数据量也急剧增加，传统的列车通信网(TCN)已逐渐无法满足在特定环境下的数据控制与传输要求，而以太网在传输速率和网络带宽上已经具有明显优势。因此，如何将其应用于列车通信网络是现在的

3、重点研究方向。本文研究内容基于“列车重联通信技术研发”项目，采用altera公司的CycloneVSOC芯片设计开发硬件实验板，并对其关键技术（中断技术、DMA传输技术等）进行验证，为后面ETB协议的实现提供技术支持。软件开发采用ARMDS-5（V14.1）集成开发平台，使用C语言进行编程实现。其中通信协议采用2014年颁布的以太列车骨干网《IEC61375-2-5》协议，在对ETB协议进行仔细研究后，实现列车网络初运行、常规运行以及通信重联功能，并在此基础上保证数据传输的实时性以及完整性。本文根据列车重联通信项目总体需求，结合ETB系统网络结构，设计使用FPGA、

4、HPS及CPU硬件架构实现该项目方案。其中HPS功能模块主要在数据链路层，网络层及传输层，以及向应用层提供接口，在初运行阶段实现列车拓扑发现协议(TTDP)，完成物理拓扑与逻辑拓扑的建立，以及ETBN节点及CN网络的编址，在列车常规运行阶段完成数据交换功能及五类数据的处理功能，并具备节点探测和异常检测能力，实现列车重联通信功能。结合ETB协议，主要完成了初运行模块设计，接口模块设计，帧处理模块设计，及重联模块设计。本项目的方案设计及关键技术已经验证符合项目要求，相关模块编程已基本完成，FPGA与HPS联调测试显示该通信系统可以正常运行，各个功能模块均能够满足需求。关

5、键词：列车通信网络初运行《IEC61375-2-5》TTDP协议I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeincreasingdemandforinformationcontrolandtransmissionofhigh-speedtrainsinChina,thestructureofthetraincommunicationnetworkisgraduallycomplex,andtheamountofdatathatneededtobestoredandtransmittedisalsoincreasingrapidly.Thetraditio

6、naltraincommunicationnetwork(TCN)hasgraduallybeenunabletomeettherequirementsofdatacontrolandtransmissioninaspecificenvironment.ButEthernethasobviousadvantagesintransmissionrateandnetworkbandwidth,sohowtoapplyittotraincommunicationnetworkisthekeyresearchdirection.Theresearchcontentofthi

7、sarticleisbasedonthe“RecommendedTrainCommunicationTechnologyR&D”project,usingAltera'sCycloneVSOCchiptodesignanddevelopahardwareexperimentboard,andverifyitskeytechnologies(interruptiontechnology,DMAtransmissiontechnology,etc.)toprovidetechnicalsupportfortheimplementationofthebackETBpr