列车网络设备研究
针对现有产品和研究存在的问题,尤其是在通用性方面的不足,我们采用模块化的设计思想,设计并研制了一种基于VME的通用列车网络控制设备,支持标准MVB通信,功能子卡包括电源板、CPU主板、MVB通信板、DI/DO板及AI/AO板,背板采用VME总线进行通信,传统基于VME总线通信的网络设备多采用6U结构,本产品在3U标准大小的通信板上采用SOPC技术自主研发并实现了MVB网络通信以及VME总线通信,通过功能板卡的不同配置,既可以组合为VCU,也可以组合为RIOM,解决列车网络设备通用性的问题,满足该类技术产品国产化的迫切需要。该设备由DC 110 V供电,通信接口包括以太网、USB、MVB及RS485,可用于采集数字信号和模拟信号,同时能够输出数字信号及模拟信号。 下表为我们设计的设备与EKE公司TCU产品及大连理工的中央控制设备的性能比较。在操作系统的选择上,我们采用了主流的实时操作系统VxWorks,在实时性上有强力保障;在硬件架构、通信接口和可扩展性方面,我们的产品与EKE产品都有较大优势,由于背板采用标准的VME总线协议,可实现部分的板级互换;另外,不同于其他两种设备的MVB协议控制器采用的是商用MVBC芯片,我们采用SOPC技术在FPGA上利用自主研发的MVBC软核实现MVB协议控制,除了各项指标符合IEC61375协议标准外,在物理层的通信介质支持上更加丰富。设备严格按照工业防护要求设计,防护等级为IP20,运行温度0~+70℃,存放温度0℃-85℃。两种设备性能比较对比项EKE大连理工本产品操作系统Linux/UNIXNucleus PLUSVxWorks硬件架构模块化设计采用VME总线一体化设计,无背板总线模块化设计采用VME总线MVB协议控制器MVBCMVBCMVB软核支持介质ESD+EMDESD+EMDESD/ESD+EMD/OGF支持数据PD/MD/SDPD/MD/SDPD/MD/SD通信接口USB2.0/RS232RS485/以太网RS232以太网USB2.0/RS232RS485/以太网可扩展性YesNoYes应用范围: 轨道交通列车网络控制系统。
北京交通大学
2021-04-13