文档介绍：分类号______________________________ 密级______________________________
UDC______________________________ 编号______________________________
硕士学位论文
基于 ARM-Linux 的铁路电力远动终端的
研究和实现
学位申请人: 刘凯
学科专业: 交通信息工程及控制
指导教师: 陈剑云教授
答辩委员会主席: 答辩日期:
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独创性声明
本人郑重声明: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,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含
其他人已经发表和撰写的研究成果,也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构
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本人签名_______________日期____________
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本人签名____________导师签名__________日期_______
摘要
基于 ARM-Linux 的铁路电力远动终端的研究和实现
摘要
铁路电力远动系统对铁路 10KV 配电所和自闭、贯通电力线路以及信号电源等起着
重要的监控作用,而远动终端作为该系统的主要构成部分之一,主要用于数据采集和负
荷开关监控。本文应用 ARM-Linux 技术研制一套具有高性能、大容量数据采集、通信
能力强、易于维护的铁路电力远动终端装置。
通过研究铁路电力远动系统的结构以及分析远动终端的系统功能需求,提出了该装
置的软硬件整体设计方案。装置采用了“ARM+DSP+MCU”的多处理器协同工作的硬
件架构方式,其中核心控制微处理器选用 ARM11 处理器芯片 S3C6410。根据分布式设
计模式要求,远动终端各模块以板卡插件的形式安装于机箱内,模块之间通过 CAN 总
线进行通信。本文在硬件实现上重点论述了主板部分的布局结构和外围扩展电路的设
计。对于软件系统的设计,在分析软件系统的整体流程结构的基础上,通过移植嵌入式
Linux 实时操作系统来实现底层设备驱动和上层应用软件的独立运行和互操作访问。
远动终端移植嵌入式 Linux 实时操作系统的过程中,自行设计了 BootLoader 的控制
台功能菜单,并且研究和实现了 Linux 内核的在线升级。主板部分的 CAN 设备驱动程
序采用了网络型设备驱动框架结构设计,CAN 设备的数据通信实现了基于嵌入式
内核下的 SocketCAN 通信模式。使用多线程编程的方法设计了应用软件的多任
务处理,并且利用线程加锁机制避免了各线程数据共享造成的读写冲突现象。
本文研究的远动终端装置为了实现较强的通信兼容能力,支持较多的通信协议。其
中重点设计实现了与远方调度主站通信的电力远动标准通信规约 IEC-60870-5-101 和
IEC-60870-5-104,而且自定义了远动终端内部 CAN 应用层通信报文格式和研究实现了
CAN 通信数据的接收处理过程。此外为了解决对远动终端装置现场串口调试维护方式
所造成的维护困难和复杂的问题,通过引入嵌入式 Web 服务器和利用 CGI 技术原理,
使用 HTML 语言和 C 语言编程设计远动终端的远程维护系统,实现了对远动终端装置
的远程维护功能。经过对研制的远动终端样机上电运行测试,该装置各方面都达到了设
计要求,完全可以胜任铁路电力远动系统中的数据采集和监控的任务。
关键词:电力远动系统,远动终端,ARM-Linux,SocketCAN,通信协议,嵌入式 Web
I
Abstract
RESEARCH AND REALIZATION OF REMOTE TERMINAL UNIT FOR RAILWAY
ELEC