列车通信网TCN是面向控制的连接铁路列车车载可编程电子设备的分布式数据通信局域网,它是控制、计算机、通信技术等学科的交叉与集成,也是未来列车的发展方向。本文深入研究了WTB协议,第二章介绍了TCN网关的网络原理;第三章详细研究了WTB协议的通讯原理;第四章提出了基于FPGA的WTB模块的层次结构,进行了总体模块设计,系统时钟设计,介绍了开发器件和平台,第五章详细论述了WTB各功能单元的设计思路及技术难点的攻关实现;第六章给出系统测试方案,分析测试结果,给出设计结论。本课题采用了自顶向下的设计思想,首先对系统功能进行了详细分析,采用Altera公司Cyclone芯片及QusrtusⅡ设计工具来完成WTB核心控制芯片设计,然后对WTB控制功能进行了模块划分,对各模块的系统时钟做了详细设计,从而保证系统的健壮性。在模块设计中,报文定时模块采用了噪声窗的设计来区分噪声;冗余控制模块实现了链路层线路透明切换;共享存储器控制提出了写FPGA内部FIFO的方式来完成,从而有效提高了传输效率,数据一致性好,成本低。系统采用Modelsim进行功能仿真,QusrtusⅡ完成时序仿真验证,搭建多板联调平台,模拟TCN网络实际通信情况,用逻辑分析仪做板级测试验证,测试覆盖整个协议规范,从而验证了设计的正确性。列车现代化发展对可靠性、安全性、通讯实时性的要求使WTB有着广泛的应用前景。本设计为我国实现TCN,WTB的自主研发打开了一个突破口,为我国列车通信业的发展贡献了自己的力量。