可编程逻辑器件在光纤局域网中的应用
摘要
随着高速铁路的发展，列车运行速度的提高，传统的通过电缆传输车站安全信息方式已不能满足高速铁路安全运行的需要。高速铁路安全信息光纤局域网利用光纤通信技术、网络技术和计算机技术实现铁路安全信息的实时、可靠、高效传输，是铁路信号安全信息传输现代化的重要突破。
在电子设计技术领域，可编程逻辑器件以其高可靠性、高速度、低功耗在国际上得到广泛应用，为数字系统的设计带来革命性的进步。在我国该项技术的发展尚处于初级阶段，但已日益受到关注。
本论文围绕如何使用可编程逻辑器件来实现高速、稳定、大容量、可靠性好的车站安全信息光纤局域网，对可编程逻辑器件设计应用技术、网络拓扑结构、网络的介质访问控制方法、数据通信协议进行了详细分析和论述，并提出了使用Altera ACEX 1K器件设计专用通信芯片，研发新一代高速铁路安全信息光纤局域网核心模块的技术解决方案。经过实验验证，作者设计的专用通信芯片能够稳定、正常、有效地工作，达到高速铁路安全信息光纤局域网设计要求。该项工作为今后铁路专用通信系统设备的设计和研发提供了很好的模式和经验。
With the development of high-speed railway and increasing speed of running trains, the traditional signaling technology is not enough for the safely running of high-speed train, in which safety information transmits in copper cable. Using technology of optical communication, computer and network, the Local Area Network for safety information of high-speed railway can transmit the information effectively, reliably, real-timely.
In the area of electronic design technology, Programmable Logic Device with high reliability, high speed and low power, widely used in the developed countries and make great progress for digital system's design. Now the technology is at primary stage in China, but more and more professional engineer take attention to it.
This paper mainly introduces how to design railway false-safe LAN with high speed, stability, great capacity and reliability by using Programmable Logic Device, analyzes the Programmable Logic Device technology, the topology structure, the media access control method and data link control protocol of the railway false-safe LAN, provides the solution using AlteraACEX IK device to design railway false-safe LAN's core modules.
The module in the trial works stably, effectively and completely meets the technical requirement of the design. This provides very good model and experience for dedicate communication system's design and development for our railways in the near future.
在电子设计技术领域，可编程逻辑器件以其高可靠性、高速度、低功耗在国际上得到广泛应用，为数字系统的设计带来革命性的进步。在我国该项技术的发展尚处于初级阶段，但已日益受到关注。
本论文围绕如何使用可编程逻辑器件来实现高速、稳定、大容量、可靠性好的车站安全信息光纤局域网，对可编程逻辑器件设计应用技术、网络拓扑结构、网络的介质访问控制方法、数据通信协议进行了详细分析和论述，并提出了使用Altera ACEX 1K器件设计专用通信芯片，研发新一代高速铁路安全信息光纤局域网核心模块的技术解决方案。经过实验验证，作者设计的专用通信芯片能够稳定、正常、有效地工作，达到高速铁路安全信息光纤局域网设计要求。该项工作为今后铁路专用通信系统设备的设计和研发提供了很好的模式和经验。
With the development of high-speed railway and increasing speed of running trains, the traditional signaling technology is not enough for the safely running of high-speed train, in which safety information transmits in copper cable. Using technology of optical communication, computer and network, the Local Area Network for safety information of high-speed railway can transmit the information effectively, reliably, real-timely.
In the area of electronic design technology, Programmable Logic Device with high reliability, high speed and low power, widely used in the developed countries and make great progress for digital system's design. Now the technology is at primary stage in China, but more and more professional engineer take attention to it.
This paper mainly introduces how to design railway false-safe LAN with high speed, stability, great capacity and reliability by using Programmable Logic Device, analyzes the Programmable Logic Device technology, the topology structure, the media access control method and data link control protocol of the railway false-safe LAN, provides the solution using AlteraACEX IK device to design railway false-safe LAN's core modules.
The module in the trial works stably, effectively and completely meets the technical requirement of the design. This provides very good model and experience for dedicate communication system's design and development for our railways in the near future.
引文
[1] 戴未央 高冠学等《高速铁路专用通信网系统及关键部件的研究》铁道部科学研究院研究报告
[2] 鲁士文《计算机网络原理与应用技术》机械工业出版社
[3] 屠世桢《光纤区域网原理与设计》人民邮电出版社
[4] 石柏铭等《计算机通信网与开放系统互连技术》人民邮电出版社
[5] PCI总线的原理时序和仲裁分析，《微型机与应用》，1997-10
[6] 王剑铭等《EISA总线接口技术》北京希望电脑公司
[7] WILLIM STALLINGS, 《DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS》 Prentice-Hall International, Inc.
[8] 于英民等《计算机接口技术》电子工业出版社
[9] 李腊元《计算机局域网络理论及技术》国防工业出版社
[10] 董渭清 王换招《高档微机接口技术及应用》西安交通大学出版社
[11] 邱松伟等《实时控制与智能仪表多微机系统的通信技术》清华大学出版社
[12] 孙涵芳等《MCS-51系列单片机原理及应用》北京航空航天大学出版社
[13] 马宏杰等《微机通信原理与实用技术》清华大学出版社
[14] 谢希仁《计算机网络》电子工业出版社
[15] J．L．哈蒙德P．J．P．奥赖利著 钟嘉强译《计算机局域网性能分析》人民邮电出版社
[16] 胡道元《计算机局域网》清华大学出版社
[17] 王云宜等《微机局域网原理及组网技术》中南工业大学出版社
[18] 邹振民译《日本北陆新干线ATC设备》铁道通信信号1998，3
[19] 逯昭义 王思民著《计算机通信网信息量理论》电子工业出版社
[20] 凌澄《PC机总线工业控制系统精粹》清华大学出版社
[21] 曾繁泰 冯保初著《PCI总线与多媒体计算机》电子工业出版社
[22] 李广军 王厚军《实用接口技术》电子科技大学出版社
[23]卢毅 赖杰《VHDL与数字电路设计》科学出版社
[24]李贵山 戚德虎《PCI局部总线开发者指南》西安电子科技大学出版社
[25]王秉钧等《现代通信系统原理》天津大学出版社
[26]朱明程《FPGA原理及应用设计》电子工业出版社
[27]李冬梅《PLD器件与EDA技术》北京广播学院出版社
[28]陈利学等《微机总线与接口设计》电子科技大学出版社
[29]陈雪松 滕立中《VHDL入门与应用》人民邮电出版社
[30]边计年 薛宏熙《VHDL设计电子线路》清华大学出版社
[31]曾繁泰 陈美金《VHDL程序设计》清华大学出版社
[32]孙守阁 徐勇《Windows设备驱动程序技术内幕》清华大学出版社
[33]乔长阁等《VHDL简明教程》清华大学出版社
[34]潘松等《VHDL实用教程》电子科技大学出版社
[35]徐志军等《大规模可编程逻辑器件及其应用》电子科技大学出版社
[36]宋万杰等《CPLD技术及其应用》西安电子科技大学出版社
[37]刘宝琴等《ALTERA可编程逻辑器件及其应用》清华大学出版社
[38]Altera公司Data Book 2000
[39]Altera公司Max+Plus Ⅱ Getting Stated
[40]部分资料来自互连网的相关网站
[2] 鲁士文《计算机网络原理与应用技术》机械工业出版社
[3] 屠世桢《光纤区域网原理与设计》人民邮电出版社
[4] 石柏铭等《计算机通信网与开放系统互连技术》人民邮电出版社
[5] PCI总线的原理时序和仲裁分析，《微型机与应用》，1997-10
[6] 王剑铭等《EISA总线接口技术》北京希望电脑公司
[7] WILLIM STALLINGS, 《DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS》 Prentice-Hall International, Inc.
[8] 于英民等《计算机接口技术》电子工业出版社
[9] 李腊元《计算机局域网络理论及技术》国防工业出版社
[10] 董渭清 王换招《高档微机接口技术及应用》西安交通大学出版社
[11] 邱松伟等《实时控制与智能仪表多微机系统的通信技术》清华大学出版社
[12] 孙涵芳等《MCS-51系列单片机原理及应用》北京航空航天大学出版社
[13] 马宏杰等《微机通信原理与实用技术》清华大学出版社
[14] 谢希仁《计算机网络》电子工业出版社
[15] J．L．哈蒙德P．J．P．奥赖利著 钟嘉强译《计算机局域网性能分析》人民邮电出版社
[16] 胡道元《计算机局域网》清华大学出版社
[17] 王云宜等《微机局域网原理及组网技术》中南工业大学出版社
[18] 邹振民译《日本北陆新干线ATC设备》铁道通信信号1998，3
[19] 逯昭义 王思民著《计算机通信网信息量理论》电子工业出版社
[20] 凌澄《PC机总线工业控制系统精粹》清华大学出版社
[21] 曾繁泰 冯保初著《PCI总线与多媒体计算机》电子工业出版社
[22] 李广军 王厚军《实用接口技术》电子科技大学出版社
[23]卢毅 赖杰《VHDL与数字电路设计》科学出版社
[24]李贵山 戚德虎《PCI局部总线开发者指南》西安电子科技大学出版社
[25]王秉钧等《现代通信系统原理》天津大学出版社
[26]朱明程《FPGA原理及应用设计》电子工业出版社
[27]李冬梅《PLD器件与EDA技术》北京广播学院出版社
[28]陈利学等《微机总线与接口设计》电子科技大学出版社
[29]陈雪松 滕立中《VHDL入门与应用》人民邮电出版社
[30]边计年 薛宏熙《VHDL设计电子线路》清华大学出版社
[31]曾繁泰 陈美金《VHDL程序设计》清华大学出版社
[32]孙守阁 徐勇《Windows设备驱动程序技术内幕》清华大学出版社
[33]乔长阁等《VHDL简明教程》清华大学出版社
[34]潘松等《VHDL实用教程》电子科技大学出版社
[35]徐志军等《大规模可编程逻辑器件及其应用》电子科技大学出版社
[36]宋万杰等《CPLD技术及其应用》西安电子科技大学出版社
[37]刘宝琴等《ALTERA可编程逻辑器件及其应用》清华大学出版社
[38]Altera公司Data Book 2000
[39]Altera公司Max+Plus Ⅱ Getting Stated
[40]部分资料来自互连网的相关网站