worldfip列车通信网络硬件系统设计

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1、分类号学号M201371722学校代码10487密级硕士学位论文WorldFIP列车通信网络硬件系统设计学位申请人张琪学科专业：电子与通信工程指导教师：杨灵副教授答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringHardwareSystemDesignoftheWorldFIPTrainCommunicationNetworkCandidate:ZhangQiMajor:Electronicand

2、CommunicationEngineeringSupervisor:AssociateProf.YangLingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月

3、日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要WorldFIP现场总线作为当今世界应用最为广泛的工业数据总线之一，近年来发展十分迅速，因其实时性、

4、可靠性、同步性以及协议单一等特点，被广泛应用于交通、能源、铁路、电力等各个领域（主要在欧洲）。在国内，WorldFIP现场总线在电力行业以及铁路交通方面也都有了一定的应用。本文依托WorldFIP列车通信网络项目，主要介绍了包括主设备板卡、从设备板卡和WorldFIP-RS422/485+CAN网关三个硬件板卡的设计开发。主设备板使用ARM作为处理器，FULLFIP2为通信控制器，主要用作总线仲裁器；从设备和网关使用飞思卡尔公司的单片机作为处理器芯片，同时以MICRIOFIP作为通信协处理器，其中从设备主要作站功能使用，而网关主要用于实现WorldFIP

5、同RS422/485和CAN之间的协议转换。论文首先介绍了现场总线的发展状况，重点分析了WorldFIP现场总线的应用特点以及在国内外的发展现状。然后分析系统的功能需求，确定了系统设计方案，具体包括主从设备硬件电路设计方案、所使用的主要芯片以及PCB布局的确定，详细介绍了主从设备所选用的CPU，并对设计中所涉及到的关键技术以及相关解决方案作了说明，主要包括主设备中大容量存储器NandFLASH和通信控制器FULLFIP2的时序分析，以及从设备中访问MICROFIP的时序设置说明，列举了设计过程中可能出现的问题以及相应的解决思路。详细介绍了主从设备板卡的各

6、功能接口电路设计，包括电源、SDRAM、NandFlash、USB接口、以太网接口、CAN总线、RS422/485接口以及FIP网通信接口等，并对相关功能接口所使用的主要芯片作了详细介绍。最后介绍了主从设备FIP网通信部分的连接方式以及相关测试方法，并对测试结果进行了阐述。测试结果表明，系统板卡运转正常，功能满足需求，各方面指标均合格，且能长时间保持良好运行状态。关键词：现场总线主设备从设备网关NandFlashFIP网I华中科技大学硕士学位论文AbstractWorldFIPfieldbusisoneofthemostwidelyusedindustr

7、ialdatabusintheworld,developedveryrapidlyinrecentyears.Becauseofitstimeliness,reliability,synchronizationandsingleprotocolandsoon,itiswidelyusedintransportation,energy,railways,electricityandotherfields(mainlyinEurope).InChina,WorldFIPfieldbusalsohavesomeapplicationsinpowerindust

8、ryandrailtransport.Thisarticlereliesonth