綜合診斷鐵路STP設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計

喬曉娟+++李月麗+++張麗紅

摘 要：文章簡單介紹了綜合診斷儀系統(tǒng)的基本功能，分別描述了系統(tǒng)軟件和硬件的基本組成。利用結(jié)構(gòu)緊湊，擴展能力強的特點，設(shè)計一套運行穩(wěn)定，安全可靠的診斷系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：STP；CAN通信；地面主機；車載主機；查詢主機；RS485；RS232；數(shù)傳單元

STP-HH綜合診斷測試儀是針對無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備工作狀態(tài)的診斷、故障排查工作而提出的。其原理是利用數(shù)傳電臺的廣播特性和對頻點的設(shè)置實現(xiàn)對STP系統(tǒng)的空中數(shù)據(jù)進行監(jiān)聽分析，對數(shù)據(jù)的頻率、誤碼率、數(shù)據(jù)的合法性進行檢驗，從而判斷車載部分和地面部分系統(tǒng)的工作狀態(tài)。同時利用CAN通信及RS485通信分別對車載主機與LKJ、查詢主機的通信數(shù)據(jù)進行監(jiān)聽分析，從而判斷相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，以達(dá)到診斷設(shè)備故障的目的。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 PC104主板

該主板選用深藍(lán)宇公司的PCM3587型號的PC104主板，通過PC104ISA總線與底板聯(lián)結(jié)在一起，其三個COM口配置如下：

COM1配置為RS232，與電臺數(shù)據(jù)口（COM2）相連；

COM2配置為RS232，與數(shù)傳電臺的配置口（COM1）相連；

COM3配置為RS232，與鋰電池模組通信接口相連，獲取鋰電池的電壓、放電電流數(shù)據(jù)，進行電量監(jiān)測。

LVDS接口與TFT顯示器連接；

兩個USB口一個與觸摸板相連，一個連接到面板上，用于數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出。

1.2 底板

底板的作用有4個，一個是固定PC104板卡，為PC104主板提供工作電源；二是通過PC104的ISA總線擴展2個串口（1個RS232和1個RS485）及1個CAN通信接口，三是為TFT顯示屏提供背光電源，四是提供LED指示接口。

1.3 TFT顯示屏

該顯示屏選用AUO的G104SN02 V2型號的10.4"TFT-LCD。通過LVDS接口與PC104主板進行通訊。其技術(shù)指標(biāo)如下：

輸入電壓：DC3.3V，I=280mA； 背光驅(qū)動：DC12.0V，I=350mA；

視域尺寸：211.2mm×158.4mm；物理尺寸：243mm×184mm×8mm；

功耗：小于5.0W；工作溫度：-30-- +85℃。

1.4 觸摸板

觸摸板選用4線電阻式，接口采用USB2.0，集成于TFT顯示屏上。

1.5 數(shù)傳單元

數(shù)傳電臺采用GE MDS SD4型數(shù)傳電臺，可直接與MDS4710電臺進行通信。頻段范圍：300-512MHz。該電臺通過二個RS232串口與PC104主板連接進行配置和數(shù)據(jù)通信，其中PC104的COM1與電臺的數(shù)據(jù)口相連，PC104的COM2與電臺的配置口相連。天線接口插頭型號為L4PNF-RC/L4PNM-RC（L16接頭）。電源：DC10.5V-16V，2.5A。

1.6 CAN通信電路

CAN擴展電路采用PHILIPS公司的SJA1000T CAN控制器，采用TI公司的SN65HVD251DR收發(fā)器。

由于本電路是以幀聽方式工作且通信線很短，所以本電路未設(shè)計CAN終端電阻。

1.7 RS232通信電路

本電路包括2個高速光耦、RS232收發(fā)器和總線保護電路三部分組成。

1.8 RS485通信電路

本電路包括2個高速光耦、RS485收發(fā)控制器和總線保護電路三部分組成。

1.9 電源及通信指示

通過LED指示燈指示為電池電壓、DC12V電源、CAN通信、RS485通信、電臺通信線路狀態(tài)提供狀態(tài)指示。

1.10 電源模塊

電源模塊就是為系統(tǒng)各電路用電提供滿足要求的電源。本系統(tǒng)有DC5V和DC12V兩種電壓需求，DC5V有主電源和接口電源兩種。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)邏輯視圖

2.3 系統(tǒng)模塊概述

出庫檢測：機車在出庫前啟動該系統(tǒng)檢測STP系統(tǒng)各個設(shè)備的運行狀態(tài)；

通信檢測：主要分析車載、地面之間的通訊數(shù)據(jù)，統(tǒng)計其誤碼率、最大幀數(shù)據(jù)時間間隔等，并顯示控制數(shù)據(jù)、作業(yè)單、調(diào)度命令、出站調(diào)車等數(shù)據(jù)具體內(nèi)容，判斷地面與車載相關(guān)設(shè)備是否正常；分析車載主機與查詢主機的通訊數(shù)據(jù)，判斷鏈路“車載主機-查詢主機-能量線-車載天線-通信線-查詢主機-車載主機”是否正常；分析車載主機與LKJ的通訊數(shù)據(jù)，判斷LKJ相關(guān)設(shè)備是否正常運行。

輔助診斷：主要針對地面主機、車載主機、查詢主機、UPS等設(shè)備指示燈進行描述，輔助分析故障。

系統(tǒng)設(shè)置：主要針對該系統(tǒng)的頻點、波特率、功率進行設(shè)置等。

3 系統(tǒng)調(diào)試

硬件調(diào)試：系統(tǒng)供電正常；開關(guān)機等基本操作正常；面板指示燈根據(jù)反應(yīng)實際情況；數(shù)傳單元能正常收發(fā)數(shù)據(jù)；CAN通信正常；RS232、RS485通信正常等。

軟件調(diào)試：比硬件調(diào)試復(fù)雜，根據(jù)前期的需求、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計等完善系統(tǒng)功能，逐步調(diào)試，直到完全符合設(shè)計要求。

經(jīng)過不斷的調(diào)試，最終建立比較完善的系統(tǒng)界面，實現(xiàn)判斷STP系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，以達(dá)到診斷設(shè)備故障的目的。

4 結(jié)束語

在系統(tǒng)設(shè)計過程中，成功解決上位機與下位機的數(shù)據(jù)連接通信，對系統(tǒng)的模塊化編程、數(shù)據(jù)歸一化處理等問題，使本人在知識專業(yè)技能方面得到進一步擴展，同時增強了分析和解決通信數(shù)據(jù)的處理能力。