文档介绍：重庆理工大学
硕士学位论文
基于μC/OS-Ⅱ铁路移频信号发码器的研究
姓名:吕和胜
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:张兢
2011-05-26
摘要
摘要
作为列车运行系统的一个重要组成部分,列车信号设备的平稳运行与否直接关
系到列车的运行效率及行车安全。伴随着我国铁路第六次大面积提速的顺利实施,
列车信号设备的稳定性和可靠性面临着更高的要求。因此,对列车信号设备的出入
库检测和微机监测系统的调试都是十分必要和重要的工作。随着科技的发展,如何
采用新理论、新技术解决铁路系统中遇到的问题,更好地服务于我国铁路事业,具
有较大的现实意义。
本文针对目前国内机车信号检测和微机监测系统调试的需要,结合现有发码器
操作复杂、功能单一、不便于设备现场检测和微机监测系统调试等缺点,基于嵌入
式系统设计思想和 DDS(Direct Digital Synthesizing)技术,提出一种具有网络功
能的嵌入式发码器研制方法。本文主要包括以下五个内容:
(1) 通过对我国现有轨道电路信息特点的深入分析,结合铁路信号设备现场检
测和系统调试的需要,研究并明确铁路信号发码器的功能及技术指标。
(2) 根据直接数字合成理论,文中从时域和频域两个方面对 DDS 合成信号进行
了分析,并给出了对 DDS 合成信号噪声的理论值。在 FPGA(Field-Programmable
Gate Array)平台上,基于 DDS 技术,实现高精度 FSK(Frequency-shift keying)
信号的输出。模块化的设计方法使得设计灵活,通过改变 DDS 频率控制字的值,实
现不同频率 FSK 信号输出,系统达到了通用的要求。
(3) 综合考虑信号设备检测和系统调试对稳定性与可靠性的要求,系统引入铁
路信号的“故障-安全”设计原则。系统内部两套闭环检测电路采取二取二逻辑控
制,通过对发送信号的闭环检测,保证了系统发送信号的可靠性与一致性,实现了
系统故障的自动检测。
(4) 为提高系统的工作效率和增强检测设备的集中管理,提出基于 CAN 总线的
报文传输和远程控制方法,利用模块化设计思想进行系统软硬件的协同设计。该设
计既可有效缩短系统的设计周期,同时还将大大增强系统的稳定性。
(5) 研究了基于 ARM7 的μC/OS-Ⅱ系统的移植,确定了基于μC/OS-Ⅱ系统的多
任务设计。通过μC/OS-Ⅱ的多任务调度,最终实现高精度移频信号的实时发送。
通过对发码器的常温、低温、高温的实验测试,进而证明本文提出的基于嵌入
式系统设计思想所设计的发码器,不仅工作稳定、实时性好,而且安全、可靠,能
高精度地发送我国铁路上绝大部分制式的 FSK 信号,具有较强的通用性,完全可以
满足对列车信号检测设备和微机监测系统调试的需求。
关键词:发码器,嵌入式,μC/OS-Ⅱ,DDS,FPGA
I
Abstract
Abstract
As an ponent of the train operation system, the smooth running of
train signal equipment is directly related to the train operating efficiency and safety.
Along with the effective implementation of the sixth large scale railway speed in China,
the stability and reliability of train signal equipment are facing higher and higher
requirements. As a result, both debugging and warehousing detection of train signal
device are necessary and important tasks. With the development of technology, how to
adopt new theories and technologies to solve problems encountered in the railway system
is with great theoretical and practical significance.
First, combining with the ings of existing fat decode