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列车基于TCN列车智能显示单元设计和实现

收藏本文 2024-01-28 点赞:6786 浏览:22500 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:列车智能显示单元(IDU)是列车监控系统的重要组成部分,为列车提供一个实时的人机信息交互界面,主要负责监测列车运转当中的设备状态信息及故障信息,由工作人员据此作出相关的制约操作。它的可靠性和稳定性直接影响着整个监控系统是否能够正常运转。IEC61375是专门针对列车通信网络(TCN)中通信设备进行数据通信而制定的一项标准。以总线拓扑结构上来看,列车通信网络包括上下两层:下层是用于连接同一车辆内不同设备的多功能车辆总线(MVB),上层是用于连接不同车辆各个节点的绞线式列车总线(WTB)。而列车智能显示单元(IDU)实际上是挂接在MVB上的第三类设备。由此,IDU必须要能够支持MVB接口。本系统探讨的列车智能显示单元实际上是在MVB网卡的基础上进行的再开发。硬件部分,列车智能显示单元在采取S3C2440的基础上,结合系统设计需求,扩展了核心电路和部分关键的接口电路,主要涉及到电源模块、存储器模块、液晶屏模块、键盘模块。之后,对已经测试成功的MVB网卡进行了功能及设计框图的简要说明。软件部分,列车智能显示单元采取Linux作为系统开发平台,选用Qt/Embedded,完成了系统监控界面的设计。本论文完成了部分接口模块的驱动程序,并详细浅析了MVB网卡的软件实现案例。重点探讨了TCN通信协议在Linux环境下的实现,根据IEC61375标准,借助Linux系统的相关机制,完成了通信部分的软件设计。关键词:列车智能显示单元论文IEC61375论文列车通信网络论文MVB论文Linux论文Qt/Embedded论文TCN通信协议论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-8

    第一章 绪论8-11

    1.1 课题探讨背景和作用8

    1.2 国内外探讨近况8-9

    1.3 论文的主要工作与内容安排9-11

    第二章 总体设计案例11-17

    2.1 TCN 介绍11-12

    2.2 列车智能显示单元介绍12-13

    2.3 总体案例13-16

    2.3.1 处理器的选择13-14

    2.3.2 操作系统的选择14-15

    2.3.3 GUI 的选择15-16

    2.4 本章小结16-17

    第三章 硬件平台设计案例17-25

    3.1 电源模块17

    3.2 SDRAM 模块17-19

    3.3 NAND Flash 模块19-20

    3.4 液晶屏模块20-21

    3.5 编码键盘电路模块21-22

    3.6 MVB 网卡22-24

    3.7 本章小结24-25

    第四章 嵌入式 Linux 系统的建立及其驱动程序开发25-40

    4.1 系统开发平台搭建25-32

    4.1.1 嵌入式 Linux 介绍25-26

    4.1.2 嵌入式 Linux 组成26-27

    4.1.3 Linux 系统平台搭建27-32

    4.1.3.1 引导加载程序27-29

    4.1.3.2 U-Boot 移植29

    4.1.3.3 裁剪编译内核29-31

    4.1.3.4 创建根文件系统31-32

    4.2 键盘扫描程序设计32-34

    4.3 Framebuffer 设备驱动34-36

    4.4 MVB 网卡驱动36-39

    4.4.1 地址映射与历程数据读取36-37

    4.4.2 字符设备驱动与消息数据操作37-39

    4.5 本章小结39-40

    第五章 RTP 协议栈的探讨40-59

    5.1 系统总体设计40-41

    5.2 基于 RTP 协议栈的通信实现41-43

    5.3 RTP 协议栈模块划分43-56

    5.3.1 历程数据模块44-46

    5.3.1.1 数据集寻址44-46

    5.3.2 链路层模块46-48

    5.3.2.1 消息数据帧46-47

    5.3.2.2 链路层数据发送任务47

    5.3.2.3 链路层数据接收任务47-48

    5.3.3 消息数据网络层模块48-51

    5.3.3.1 索引49

    5.3.3.2 网络地址49-50

    5.3.3.3 网络层的包处理50-51

    5.3.4 消息数据传输层模块51-56

    5.3.4.1 传输层接收任务51-52

    5.3.4.2 有限状态机的设计52-54

    5.3.4.3 定时器任务54-56

    5.4 RTP 消息数据的测试56-58

    5.4.1 环境搭建56

    5.4.2 整体测试56-58

    5.5 本章小结58-59

    第六章 IDU 运用程序的设计59-68

    6.1 Qt/Embedded59-62

    6.1.1 Qt/Embedded 介绍59-60

    6.1.2 Qt/Embedded 的利用60-62

    6.1.2.1 信号与槽机制60-61

    6.1.2.2 窗口部件61-62

    6.2 基于 Linux 进程通信机制介绍62-63

    6.2.1 管道通信机制62

    6.2.2 信号量62-63

    6.2.3 共享内存63

    6.3 IDU 的软件设计63-67

    6.3.1 软件设计模型63-65

    6.3.2 图形界面实现65-67

    6.4 本章小结67-68

    第七章 总结与展望68-69

    7.1 主要工作总结68

    7.2 今后需要进一步改善的地方68-69

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