基于SOPC的列车通信网卡的设计
基于SOPC技术的MVB网卡在分布式车载故障检测记录系统中的应用
基于SOPC技术的MVB网卡在分布式车载故障检测记录系
统中的应用
宋娟;王立德;严翔;申萍
【期刊名称】《机车电传动》
【年(卷),期】2012()2
【摘要】针对现有分布式车载故障检测记录系统所用控制器局域网(CAN)不适合用作车辆总线的情况,提出采用多功能车辆总线(MVB)的方案。
详细阐述了系统结构改造及工作原理转换等关键设计理念,设计了一种基于SOPC(可编程片上系统)技术的多功能接口MVB网卡,给出其软硬件实现方案,最终在实验室进行组网测试,验证了设计的正确性和可行性。
改造后的系统网络传输距离更远、速率更高,并且具有较好的实时性和可靠性。
【总页数】4页(P59-61)
【关键词】分布式车载故障检测记录系统;MVB;CAN;SOPC
【作者】宋娟;王立德;严翔;申萍
【作者单位】北京交通大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP277;TP393
【相关文献】
1.分布式控制和嵌入式技术在车载数据记录仪设计中的应用 [J], 王晓东
2."工业以太网及其应用技术"讲座第6讲基于EPA的分布式网络控制系统结构 [J], 冯冬芹;金建祥;王为民;褚健
3.“工业以太网及其应用技术”讲座第9讲基于EPA的分布式控制系统网络通信模型 [J], 冯冬芹;袁剑蓉;朱玲芬
4.分布式故障检测技术在双独立互联系统中的应用 [J], 李姗姗;刘勇;潘成胜
5.分布式存储技术在动车组检修视频记录管理系统中的应用 [J], 张永敬
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基于SOPC的PCI总线高速数据传输系统设计
随 着 集 成 电路 技 术 的发 展 ．可 编 程 芯 片 成 本
越 来 越低 、资 源越 来 越 丰富 ，用 户 可将 Ｐ Ｉ 和 其 Ｃ桥
它 用 户 逻 辑 在 一 片 可 编 程 芯 片 上 实 现 。其 中后 者 不 需 要 额 外 的Ｐ Ｉ 芯 片 ．系 统 硬 件 电 路 得 以 简 Ｃ桥
迥 用 兀 嵛 仟
ｄ ｉ Ｏ３ ６ ￣ｉ ｎ１ ６ － ７ ５２ １ ．Ｏ０ ６ ｏ： ． ９ ．ｓ ．５ ３ ４ ９ ． １１ ．０ ｌ ９ ｓ ０
基于Ｓ Ｐ 的Ｐ Ｉ 高速数据 Ｏ Ｃ Ｃ总线 传输 系统设计
张 用 宇 ，屈 晓 旭 ，娄 景 艺
（． 军通信 应 用研 究所 ，北 京 １０ ４ ； １海 ０ ８ １
图 １ 基 于 Ｓ Ｃ的 系统 结 构 框 图 ＯＰ
数据 输入．
更多 的资 源用于后 续 的数字 信号 处理 ，在 侦察 接收
系统 中 ．Ｐ Ｉ 口卡 的传 输模式 选择 主传 输模式 。 Ｃ接
１ Ｄ ． ２ ＭＡ传输 方式 的选择
准 备好 ．Ｃ Ｕ 过Ｐ Ｉ 的控 制 状态 寄 存 器 判 断Ｐ Ｐ通 Ｃ桥 Ｃ
输 速率 。
线 ，在 ３ 位 总线 宽 度 ３ Ｍｚ 钟 下 ，其 理 论 最 大 传 ２ ３ 时
输 速 率 可 达 １ ２ ｙｅｓｆ４ 总 线 宽 度６ ＭＨｚ 可 ３ Ｍｂ ｔ／ ６ 位 ６ 时 达 ￣ ５ ８ ｙｅｓ，因此 成为上 述 侦察 接收 系统 中高 Ｊ ｌ ２ Ｍｂ ｔ／ ）
Ｐ Ｉ 口卡 的模 式 称 为 从 模 式 。这 种 模 式 只 要 求 Ｃ接 Ｐ Ｉ 口设 备具 备Ｐ Ｉ Ｃ接 Ｃ 从设备 的功 能 ．接 口逻辑 相对 较 简 单 ；主模 式 是 由Ｐ Ｉ 口卡 主动 读 写Ｐ Ｃ接 Ｃ内存 ， Ｐ Ｉ 口的逻 辑相 对 复杂 。频 繁 地要 求Ｐ 发 起数 据 Ｃ接 Ｃ 传输会 占用Ｐ 的资源 ，为了减少Ｐ 的负担 ，使 其有 Ｃ Ｃ
列车舒适度与平稳性测试的SOPC技术研究的开题报告
列车舒适度与平稳性测试的SOPC技术研究的开题报告一、研究背景列车的舒适度与平稳性是评价列车质量的重要指标。
为了确保列车运行安全和乘客的乘坐舒适，需要对列车的舒适度与平稳性进行测试和评价。
目前的测试方法主要是基于传统的数据采集与分析技术，存在测试时间长、数据分析不精确等问题。
随着数字化技术的发展，可编程逻辑器件（FPGA）和数字信号处理基于嵌入式系统SOPC技术的应用正逐渐普及，这些技术具有高效、灵活、可靠、易于维护的优点。
利用这些技术对列车舒适度与平稳性进行测试和评价是当前的趋势和方向。
二、研究目的本研究的目的是在可编程逻辑器件FPGA、数字信号处理和嵌入式系统SOPC技术的基础上，提出一种新的列车舒适度与平稳性测试方法，并进行实验验证，达到以下目的：1. 提高列车舒适度与平稳性测试的效率和精度；2. 确定列车舒适度与平稳性测试的规范和标准；3. 探索可编程逻辑器件FPGA、数字信号处理和嵌入式系统SOPC技术在列车测试中的应用。
三、研究内容1. 基于SOPC技术的列车舒适度与平稳性测试方法研究通过对列车舒适度与平稳性测试方法的分析和研究，确定在SOPC 技术的基础上建立一种新的列车舒适度与平稳性测试方法，包括测试系统的硬件和软件设计。
2.列车舒适度与平稳性测试系统硬件设计设计列车舒适度与平稳性测试系统的硬件电路，包括传感器、DSP 芯片、FPGA芯片、数据存储器、通信接口等。
3. 列车舒适度与平稳性测试系统软件设计设计列车舒适度与平稳性测试系统的软件程序，包括驱动程序、数据采集程序、数据处理程序、通信程序等。
4. 实验验证与数据分析利用设计的列车舒适度与平稳性测试系统对列车进行测试，获取测试数据并进行分析、处理，并对结果进行评价，比较结果与现有测试方法的差异和优劣。
四、研究意义通过本研究，可以在列车舒适度与平稳性测试领域建立一种新的测试方法和规范，提高测试效率和精度，为列车制造和运营商提供高品质的服务保障。
基于SoPC的智能监控卡设计与实现
ＰＩ 口 Ｃ从接
其它串 口器件 的数据 进行 串并 转 换 ， 时对 处 理器 发 送 给 串 口的 同
图 １ 智 能 监 控 Ｕ Ｒ Ａ Ｔ内部 带有 的 ２ ６级 发 送 ５ ＦＦ ＩＯ和接收 ＦＦ 可 以减少 Ｐ Ｃ处理器 的软件 开销 。 ＩＯ， Ｐ
Ｐ Ｃ ０处理器 Ｐ ４５
ＢＲＡＭ
中断控制
器
地址 由主机 在 Ｐ Ｉ 备初 始化 时 Ｃ设 配置 。１ Ｂ地 址空间分配如 表 １ Ｍ ，
中间未标出的地址 空间保 留。
２２ Ｕ Ｒ ． Ａ Ｔ Ｉ 设 计 Ｐ核
Ｕ Ｒ Ａ ＴＩ Ｐ核是 自行设计开发 ，
寄存器模 块 离散量控 制器
作者简介 ： 牛少平（ ９９ ， ， １７ －） 男 陕西岐 山人 ， 士 ， 程师 ， 究方 硕 工 研
向为 Ｓ Ｃ设计与验证 ； ｏ 田 泽 ， 士 ， 博 研究 员 ， 中航 工业 集团 首席技 术专 家 ， 研究方 向为 ＳＣ设计 、 入式 系统设计 、 Ｋ Ｉ ｏ 嵌 Ｖ Ｓ 设计 。
量输 出。两类 任务 中通 讯任务 对实 时性要 求不 高 ， 离
文 中基于 ｓＰ ｏ Ｃ方案 ， 使用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ内嵌的 Ｐ Ｃ处理 Ｐ 器管理本地各功能模 块 …， 通过 Ｐ Ｉ 口接收 主机 的 Ｃ接
指令 、 回指令执行结果 ， 返 或与主机进行较大块数据交 互， 减少 了板 卡 对 主 机 的 中 断 ， 高 了 主 机 运 行 效 提
０ 引 言
机载机 电管理计算机 主机需要 同时处理多 种通讯
率 ｔ 。在设计 中 ， 大量 采用 Ｐ Ｃ Ｐ ＩＵ Ｃ等商业 Ｉ ， Ｐ 、Ｃ、 Ｉ Ｐ Ｕ Ｒ 、 Ｒ ＮＡ２ 、５ ３ Ａ Ｔ Ａ ＩＣ ９ １５ ０等 自行 开发 的标 准 Ｉ ， 过 Ｐ通
基于SoPC的MVB网络节点设计与TCN组网
M V B( 多 功 能车 辆 总 线) 是 IEC61375-1 ( 1999) T CN ( 列车通信网络国际标准) 的推荐方 案, 他与 WT B( 绞 线式 列车总线) 构成的列车 通讯 总线具 有实 时性强、可靠性 高 的特点。列 车车 辆的 现 代化 的 发展 趋 势与 可 靠性、安 全 性、通讯实时性的 要求使 M VB 逐渐成 为下一代车辆 的通 讯总线标准。M VB 为快速 的过 程控制 优化 的总 线, 能 提 供最佳的响应速度, 是主要用于有互操 作性和互换性 要求 的互联设备之 间的 串 行数 据通 讯总 线, 适 合用 作 车辆 总 线, 对于固定编组的列车, M VB 也可以用作列车总线。
0~ 4)
端口的 逻辑地址
表 3 MVB IP 的设备寄存器定义
高 16 位 第 15 位
第 14 位 第 13 位 第 12 位
低 12 位 求
空
是否有消息 数据需要发送
设备 地址
M VB IP 共 有 3 个 外 部 引 脚, 分 别 为 T XD, T I 和 RXD。如图 1 所示, mvb txd_ from_th e_ avalon_mvb_ int f _0 [ 1. . 0 ] 为 输 出 信 号, 其 中 第 0 位 M V BT XD 信 号, 接 M AX485 的 T XD 管 脚; 第 1 位 经 过 非 门 反 向 后 接 M AX485 的 T I 管脚。mvbrxd_ to_ the_avalon_mvb_ int f _0 为输入信号, 接 M A X485 的 RXD 管 脚。在 FPGA 内 部还 设计了与 T raffic St ore DPRAM 接口的信号。
基于SOPC的1553B通信系统设计
基于SOPC的1553B通信系统设计臧佳;郭永飞;李云飞【摘要】Based on protocol and interface technique of 1553B bus, a communication system has been designed using SOPC technology, implementing the communication of spacial camera and satellite. Hardware components, driving software and application software has been introduced. The SOPC platform was constructed on the embedded hard core PowerPC405 of Vertex- II Pro serial FPGA on which RTOS (Real Time Operating System) Vxworks was transplanted to schedule multi-tasks. Working under RT mode, the system can communicate between spacial camera and satellite successfully.%为满足航天相机与卫星平台的通信,在深入研究了1553B总线协议及接口技术的基础上,设计了一种基于SOPC (system on programmable chip)的1553B通信系统,详细描述了硬件构成及驱动软件和应用软件的编写,并应用于航天相机控制系统中;利用Xilinx公司Vertex-ⅡPro系列的FPGA芯片,在其嵌入式硬核PowerPC405上构建SOPC平台,并移植实时操作系统Vxworks,进行任务实时调度,使系统工作在RT模式下,实现了航天相机与卫星的通信.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)011【总页数】4页(P2831-2833,2837)【关键词】SOPC;1553B总线;PowerPC405;VxWorks【作者】臧佳;郭永飞;李云飞【作者单位】中科院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;中科院研究生院,北京 130039;中科院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;中科院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033【正文语种】中文【中图分类】TN914.340 引言MIL－STD－1553B即“时分制命令／响应多路数据传输总线借口标准（Interface Standard for Digital Time Division Command／Response Multiplex Data Bus）”［1］，由于它具有确定的传输延迟，可靠的传输能力，容错能力强等特点，而被广泛应用于航空，航天和军事领域的电子设备中。
基于SOPC的视频卡的设计与实现
基于SOPC的视频卡的设计与实现
林锐;陈明义
【期刊名称】《信息通信》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】视频卡作为PC机采集数字视频信号的重要设备,在广播电视领域有着广泛应用.文中介绍了一种基于SOPC技术的视频卡的硬件设计方案及设计要点的分析.该视频卡的主要功能是将外部SDI(串行数字接口)数字电视信号通过PCI总线完整地、实时地输入到PC机内存中.由于SDI信号的高速性和实时性,需要传输模块有较高的数据处理能力和较高的控制效率才能保证数据的完整性.本设计利用SOPC Builder开发平台简单有效地实现了FPGA核心部分的设计,大大缩短了开发周期,在PC机上实现了对SDI视频信号的接收.
【总页数】3页(P30-32)
【作者】林锐;陈明义
【作者单位】中南大学,信息科学与工程学院,长沙,410083;中南大学,信息科学与工程学院,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TN948.49
【相关文献】
1.基于小波视频编解码专用芯片的视频卡的设计与实现 [J], 赵少华;黄瑞光
2.基于H.263视频卡的驱动程序及应用程序设计与实现 [J], 豆路标;叶梧;冯穗力;
刘旸
3.基于USB2.0接口的MPEG视频卡的设计与实现 [J], 刘青丽
4.基于SOPC的红外热成像系统设计与实现 [J], 钟海林;杨粤涛;王鑫;曹峰;王涛;李桃
5.基于SOPC数字锁相放大器设计与实现 [J], 杨保海;任全会;李海生
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基于SOPC技术的MVB控制器IP核研究的开题报告
基于SOPC技术的MVB控制器IP核研究的开题报告一、研究背景随着现代电气化铁路的发展，机车车辆的网络化程度不断提高，其通信网络也越来越复杂。
为了实现各种控制和通信功能，现在铁路采用多个片上系统（SOPC）技术，以所谓的VHDL编码的IP核来构建复杂的控制器。
其中，具有传感器/执行器接口的多功能车载维护总线（MVB）系统基于SOPC技术开发的MVB控制器IP核的研究和应用日益受到关注。
目前，国内外关于MVB控制器IP核的研究多集中在电路设计和功能测试上，但是缺乏深入的研究。
因此，有必要进行更深入的研究，以推动MVB控制器IP核的应用和进一步优化。
二、研究内容本文旨在通过对基于SOPC技术的MVB控制器IP核的研究，分析其系统结构和寄存器、板级测试与系统级测试、性能分析与评估等方面，从而进行完整的系统设计与应用研究。
具体研究内容如下：1.分析MVB总线的原理及其与SOPC技术相结合的优势。
2.开发MVB控制器IP核芯片，实现控制器的基本功能，并对其进行功能测试和性能评估。
3.设计MVB控制器IP核在板级测试和系统级测试中的应用，并进行测试与分析。
4.对MVB控制器IP核的性能进行分析和评估，以改进和优化其设计。
三、研究意义本研究将具有以下意义：1. 探索MVB控制器IP核的设计和应用，为其进一步发展奠定基础，同时为复杂的车载电气化系统提供更好的解决方案。
2. 实现基于SOPC技术的MVB控制器IP核的设计和开发以及测试与分析，为该领域的相关研究提供借鉴和参考。
3. 展示基于SOPC技术的MVB控制器IP核在可靠性、安全性、实时性等方面的优势，为该技术的应用推广做出贡献。
四、研究方法本研究采用文献资料法、实验法、仿真法、性能评估法等方法开展探索和研究。
1. 文献资料法：对基于SOPC技术的MVB控制器IP核的相关论文、专利和其他实验室等进行大量查阅和分析，为研究提供理论基础和相关技术介绍。
2. 实验法：通过开发MVB控制器IP核芯片等实验设计，验证理论设计的可行性和实用性，并收集相关数据进行分析。
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由于 较 低 的 要 求 和其 易 用 性 高 的 特 点 ，在 实 际 高性 能 软 核 处 理 器 ＮｉｓＩ 代 ＡＲ 处 理 器 ， ｏｌ取 Ｍ
中运 用 很 广 泛 。本 文 Ｒ Ｍ ， ＡＭ 及 Ｔａ ｃ ｍｏｙ 可 以在 Ｆ Ｇ Ｏ Ｒ ｒｆ ｉ Ｍｅ ｒ 均 ＰＡ
件 内部 ，构 建 Ｓ Ｃ 片上 系统 实 现 ＭＶ 网卡 基 Ｏ Ｂ 本 功 能 ， 比传 统 国 外 的 ＭＶ 相 Ｂ网 卡 ， 大 简 化 大
国 内外 车 载 网络 技 术 的发 展 是随 着现 场 总 线 网络 技 术 的 发 展 而 发 展起 来 的 ，先后 产 生 了 Ｒ ４ ５ ｏ ｗ ｒｓ Ｓ ８ 、Ｌ ｎ ｏｋ、ｗ ｏ】ＦＰ等 多种 总 线 网 络 ｒ Ｉ ｄ
了 系统 的 结 构 ， 低 了开 发 难 度 。 降 传 统 ＭＶＢ网 卡 的硬 件 结 构 比较 复 杂 ，设
计 实 现上 有较 大 的 难 度 。 图 １ 示 ， 如 所 是Ｄｕｇ ｎ ａｏ
形 式 。 １９ ９ ９年 ， 国 际 电 工 委 员 会（ Ｃ 颁布 了 公 司 的一 款 典 型 的 ＭＶ Ｉ ） Ｅ Ｂ网 卡ｄ １ 的硬 件 结 构 。 ｌ３ ＩＣ ６ ３５标 准 ，该 标 准 中 将 车载 网络 分 为 两 其 硬 件 主 要 有 以 下 几 个部 分构 成 ：中央 控 制 器 Ｅ 一 １７ 级 总 线 的 层次 结构 ，即用 于 连 接 各 节 可 动 态编 采用 高 性 能 的 ３ 位 Ａ Ｍ 处理 器 ，存储 系统 由 ２ Ｒ 组 的 车辆 间 的绞 线 式 列车 总线 ＷＴ （ ｉ ｒｉ ＢＷ ｒ Ｔａ 非易 失 性 程 序 存 储 器 （ ＯＭ）ｌｓ， ｅ ｎ Ｒ Ｆａｈ 以及 数 据 存 Ｂｕ） 用 于 连 接 车 辆 （ 固 定 编 组 的 车 辆 单 元 ） 储 器 Ｒ ｓ和 或 ＡＭ 组 成 ， 编 程 器 件 上 实 现 ＭＶＢ收 发 可
Ｃ １４总线 接 口。 内 部 各 种 设 备 的 多 功 能 车 辆 总 线 器 以 及 外部 Ｐ ／０
ＭＶＢ Ｍｕ ｉ ｎｔ ｎＶ ｈｃ ｕ） （ ｌｆ ｃｏ ｅ ｉｅＢ ｓ，它 们 之 间 的 ｔｕ ｉ ｌ
本 设 计 在 一片 Ｆ ＧＡ上 ，采用 Ｓ Ｐ Ｐ Ｏ Ｃ技 术
列 车 总 线 节 点 起 着 网关 的作 用 ， 中ＭＶ 其 Ｂ网 络 实 现 的 ＭＶＢ网 卡 ：由 Ａ ｅ 公 司 提供 的 ３ 位 ｈｍ ２ 图 １ １ ３硬 件 框 图 ｄ １
通 过 Ｑ ａｔｒ Ｉ 软 件 平 台 的 Ｓ Ｐ ｕｌｅ 设 计 工 具 ， 集 成 ｕｒ ｓ Ｉ ｅ Ｏ ＣＢ ｉ ｒ ｄ Ｎ ｏ ｌ 软 核 处 理 器 与总 线访 问 Ｉ 核 ，实现 了满 足 ＭＶＢ协 议 ｉｓＩ Ｐ 的 Ｉ 网卡 设 计 。 类
系统体 系结构
本设 计 正 是 基 于 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ的 思 想 ，开 发实 现
自主 知识 产 权 的 ＭＶ Ｂ收 发 控 制 器 Ｉ ，借 助 Ｐ核
于 Ｑｕｒ ｒ Ⅱ开 发 工具 ，集 成至 Ａｌｍ Ｆ Ｇ ａｔ ｓ ｅ ｔ ｅ Ｐ Ａ器
关键词 ： 列车通信 网络（ Ｃ ） ＭＶＢ；总 线访 问 Ｉ 核（ ＡＰ ；Ｓ Ｐ Ｔ Ｎ； Ｐ Ｂ ） Ｏ Ｃ；
Ｎ ｊ ｌ ｏｓ Ｉ
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何 玉｛ 金 Ｉ
基于 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ的列车通信网卡的设计
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｒ ｉ Ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎＡｄ ｐ ｅ ａ ｅ ｎ Ｓ Ｃ ｓｇ ｆＴ ａｎ ｏ ｎｃ ｔｏ ａ ｔ ｒＢ ｓ ｄ ｏ ＯＰ
■ 北京交通大学 电气工程学院
摘要 ：
刘文清 王永翔 王立德
ＰＩ ｅｌ ｔａ Ｐｏ ｅ ｙ内 ｎ ｅ 本 文 介 绍 了 Ｍ ＶＢ 总 线 帧 结 构 ， 并 完成 了 用 于 网络 连 接 的 Ｉ（ ｔｌｃｕｌ ｒｐ￣ ） 核 和 网 卡 。
ＭＶ 总 线 访 问 Ｉ Ｂ Ｐ核 的设 计 。基 于 Ｓ Ｃ 的设 计 思 想 ，本 文 ＯＰ
底 层 协 议 及 关 键 技
术， 于Ｓ Ｐ 基 Ｏ Ｃ的 设计 思 想 ， 设 计 出 符 合 Ｉ Ｃ一 １ ７ 标 准 的 Ｅ ６ ５ ３
总线访 问 Ｉ Ｐ核的 实现
总 线 访 问 Ｉ 是 实 现 ＷＴ 和核 心 内 容 。 由此 Ｉ 结 Ｂ ） Ｐ核
通 过 深 入 研 究 几种 列 片 内 由 Ｓ Ｐ ｕ ｄｒ 具 实 现 ， 集 成 ＭＶ Ｏ ＣＢ ｉ ｅ工 ｌ 再 Ｂ总 车 通 信 网 络 产 品底 层 线 访 问 Ｉ核 便 可 以构 成 ＭＶＢ网 卡 ， 现 了真 正 Ｐ 实
协议 ， 特别 是 Ｔ Ｎ 的 的 片 上 系统 。其 硬 件 框 图 如 图 ２所示 。 Ｃ