CN104253663A - 一种列车全功能数模混合智能广播控制盒 - Google Patents

Abstract

本发明是一种列车全功能数模混合智能广播控制盒，是列车车载广播系统中位于司机室的广播控制器包括UIC568模拟网络通路和以太网数字网络通路，所述UIC568模拟网络通路主要由依次连接的UIC568模拟网络、模拟对讲与音频处理模块、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成，所述以太网数字网络通路主要由依次连接的以太网数字网络、中央处理器、音频编解码芯片、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成。采用本发明技术方案，实现列车在数字通信网络和模拟通信网络下的全功能广播效果，并且系统运行稳定，实时性好，自定义网络优先级，两种网络依情况可自动切换。

Description

一种列车全功能数模混合智能广播控制盒

技术领域

本发明涉及高速列车广播系统和地铁广播系统领域，具体涉及一种列车全功能数模混合智能广播控制盒。

背景技术

广播系统是列车乘客信息系统的重要构成部分，它在列车运行期间提供站点信息播报、站点信息显示、人工广播、人工对讲、以及紧急情况的紧急对讲等功能，从应用场合的角度而言，扮演了非常重要的角色。

传统的司机操作终端设备内部系统构造单一，系统通信只采用模拟通信或者数字通信，当出现故障将直接导致系统死机，系统不能正常工作，影响系统可靠性；当前市面上广播系统 虽然能实现广播系统的功能，但就系统架构设计而言，在面临复杂的紧急环境下，网络一旦失效，只能实现部分功能，可靠性较低、结构单一、适应性较差。

另外，部分终端设备的司机话筒与喇叭分离，按键操作无提示，界面单一，功能单一，无法满足当前的技术需求，有的甚至只是从控制主机引出的管脚来组成，同时在人性化设计方面较差，易误操作，设备间存在IO通信口的管脚引线较长，易受干扰和引起信号衰减，系统稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是为列车广播系统提供一套完整的数模双备份广播控制盒单元，可以依据客户的需要自定义以数字网络优先或者以模拟网络优先，另外一种网络自动切换为备份系统，当网络故障时，可自动切换。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种列车全功能数模混合智能广播控制盒，包括UIC568模拟网络通路和以太网数字网络通路；

所述UIC568模拟网络通路主要由依次连接的UIC568模拟网络、模拟对讲与音频处理模块、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成；

所述以太网数字网络通路主要由依次连接的以太网数字网络、中央处理器、音频编解码芯片、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成；

所述模拟对讲与音频处理模块连接中央处理器；

所接收的外部以太网总线的数字网络信息将转化成数据接口与中央处理器连接，直接通信和识别信息；

外部UIC568总线将隔离转化的小信号送至所述模拟对讲与音频处理模块，模拟对讲与音频处理模块当中的控制和通信协议命令由中央处理器来操作和通信，并转换之后的信号送至声音切换矩阵模块，中央处理器将依据系统状态主动判断网络之间的切换操作声音切换矩阵模块；

所述声音切换矩阵模块输入端连接有麦克风/拾音器；

所述音频编解码芯片上连接有SD卡模块。

进一步的，该控制盒系统内还包括为其它模块和电路供电的电源模块。

进一步的，所述中央处理器通过I/O总线还分别连接有LCD显示屏模块、按键模块、晶振和蜂鸣器模块，中央处理器通过JTAG接口和UART接口连接系统调试模块。

进一步的，所述UIC568模拟网络通路的故障检测方法是检测当前连线是否正常以及是否有小信号经过。

进一步的，所述以太网数字网络通路的故障检测方法是检测数字通道全网所有设备的“心跳”信号，本数模混合系统的“心跳”信号由晶振产生。

进一步的，所述声音切换矩阵模块通过其内设置的选择开关择一连接模拟对讲与音频处理模块或音频编解码芯片。

本发明的有益效果是:

1、广播控制盒单元实现列车在数字通信网络下的全功能广播效果，系统运行稳定；

2、广播控制盒单元实现了列车在模拟通信网络下的全功能广播效果，实时性较好；

3、广播控制盒单元实现了列车在数模双重备份情况下的自定义网络优先级功能，选择灵活性增加；

4、广播控制盒单元实现了数模双重备份情况下遇到故障时的两者自动切换功能，无须人工干预；

5、广播控制盒单元实现了列车在数模双重备份情况下的两种网络实时性切换的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为音频切换矩阵模块接口及电路图；

图3为FLASH存储、通话接口及SD卡模块电路；

图4为模拟对讲与音频处理模块中模拟对讲电路；

图5为音频编解码芯片电路。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1所示，一种列车全功能数模混合智能广播控制盒，包括UIC568模拟网络通路和以太网数字网络通路，所述UIC568模拟网络通路主要由依次连接的UIC568模拟网络、模拟对讲与音频处理模块、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成，所述以太网数字网络通路主要由依次连接的以太网数字网络、中央处理器、音频编解码芯片、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成，所述声音切换矩阵模块输入端连接有麦克风/拾音器，所述音频编解码芯片上连接有SD卡模块，所述模拟对讲与音频处理模块连接中央处理器，该控制盒系统内还包括为其它模块和电路供电的电源模块，所述中央处理器通过I/O总线还分别连接有LCD显示屏模块、按键模块、晶振和蜂鸣器模块，中央处理器通过JTAG接口和UART接口连接系统调试模块。

数字网络的实现方式是以太网数字网络连通外部以太网总线，对于所接收的数字网络信息将转化成数据接口与中央处理器（即CPU）连接，CPU芯片含有自己的带PHY功能网络接口，可直接通信和识别信息；所述UIC568模拟网络连通外部UIC568总线同时将隔离转化的小信号送至模拟对讲与音频处理模块，模拟对讲与音频处理模块当中的控制和通信协议命令由CPU来操作和通信，并转换之后的信号送至音频切换矩阵，CPU将依据系统状态主动判断网络之间的切换操作音频切换矩阵，将相关信号送至喇叭通路，亦或将音频输入的信号送至对方；声音切换模块将依据CPU的I/O操作切换相应的音频通道，送至音频放大模块放大音频信号到喇叭播放，或者将麦克风或者拾音器的声音信号切换送至数字网络的音频编解码芯片或者模拟通路的模拟对讲和音频处理模块；音频编解码芯片模块与CPU连接，处理来自数字网络的数据包和控制协议，主要有I2S和I2C等接口，芯片同时对SD卡模块进行数据的读写操作，可自动编译和解码各类音频格式的文件，存放在SD卡当中，便于用户查阅，例外，音频编解码芯片对麦克风或者拾音器的数据进行数字化操作或者将网络当中的音频文件解析成模拟音频信号，送至声音切换矩阵模块。

本实施例中，电源模块是将110V的直流转换成各个模块所需要的DC12V和DC5V供电电源，模块采用隔离电源设计，将外部的大地和系统“地”进行完整的隔离，提高系统高可靠性和EMC试验水平，同时电源模块做了功率降额设计，保证电源处于绝对的正常工作范围，减少发热量，电源模块的输入输出具有LED电源灯状态指示，含有110V输入，24V输出和5V输出指示。

中央处理器是整个设备的管理和调配的核心，除了需要集中监听以太网总线和模拟网络UIC568总线的状态并自行判断切换之外，还需要对相关联的信息进行解析和传输；同时，需要对LCD显示屏的信息显示输出和键盘的触发状态输入进行实时通信，LCD显示屏模块和键盘模块通过CPU的I/O管脚通过EPI外部网络扩展接口进行连接通信，连接的蜂鸣器设备由CPU根据系统状态通过I/O管脚进行开启蜂鸣器或关闭蜂鸣器，蜂鸣器的不同声音可通过I/O管脚发送相应的波形来实现。中央处理器模块还对音频编解码芯片有通信的控制命令和数据接口，编码相应的数据包给数据通道或解码之后发送模拟音频信号给下一级；中央处理器还对模拟对讲及音频处理模块和声音切换矩阵模块进行控制操作。

所述声音切换矩阵模块通过其内设置的选择开关择一连接模拟对讲与音频处理模块或音频编解码芯片，如图2所示，音频切换矩阵模块是对各路音频的输入和输出进行控制和操作，输入的音频主要来自麦克风/拾音器的信号，将依据中央处理器的调度通过音频切换矩阵将音源送至数字通路的音频解码芯片模块或者模拟通路的模拟对讲及音频处理模块；音频切换矩阵模块还涉及到输出的音频至音频放大模块，音源来自于模拟通络的模拟对讲和音频处理模块输出或者数字通路的音频编解码芯片的音频输出。

如图5所示，音频编解码芯片主要用于数字通信网络的音频处理模块，是对输入的音频信号进行编码或者对来自以太网网络数字信号进行解码还原成音频信号输出，同时还依据需要对双方通信的音频信息存储在SD卡当中，以wmv或者MP3等格式进行保存，如图3所示，方便用户读取。

如图4所示，模拟对讲与音频处理模块主要是用于模拟网络通路UIC568的音频处理和控制信号传输，是对模拟通路UIC568当中的对讲信号进行处理并建立模拟对讲通路，以及对列车广播传输的音频模拟信号进行滤波、放大等操作后传输至全列车，模拟网络通路涉及的控制信号主要是用于告知中央处理器当前的工作模式，中央处理器将对其他模块如声音切换矩阵模块中的选择开关进行控制。

音频放大模块是对输出的模拟音频信号进行放大，功放采用D类放大器设计，具有转换效率高、低功耗等优点，将小信号放大至足够功率输出出扬声器，以便推动扬声器工作。

系统调试模块主要是由UART、JTAG两种来组成，UART是将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通讯接口的连结上,如RS232接口等，主要用来监测CPU内系统的执行情况，对于特定的指令反馈以及信息读取等操作，JTAG主要是用于芯片的内部测试，可实现在线系统编程ISP等功能，主要用于芯片功能的内部调试、程序的下载等应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种列车全功能数模混合智能广播控制盒，其特征在于，包括UIC568模拟网络通路和以太网数字网络通路；

所述UIC568模拟网络通路主要由依次连接的UIC568模拟网络、模拟对讲与音频处理模块、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成；

所述以太网数字网络通路主要由依次连接的以太网数字网络、中央处理器、音频编解码芯片、声音切换矩阵模块、音频放大模块、扬声器组成；

所述模拟对讲与音频处理模块连接中央处理器；

所接收的外部以太网总线的数字网络信息将转化成数据接口与中央处理器连接，直接通信和识别信息；

外部UIC568总线将隔离转化的小信号送至所述模拟对讲与音频处理模块，模拟对讲与音频处理模块当中的控制和通信协议命令由中央处理器来操作和通信，并转换之后的信号送至声音切换矩阵模块，中央处理器将依据系统状态主动判断网络之间的切换操作声音切换矩阵模块；

所述声音切换矩阵模块输入端连接有麦克风/拾音器；

所述音频编解码芯片上连接有SD卡模块。

2.根据权利要求1所述的列车全功能数模混合智能广播控制盒，其特征在于，该控制盒系统内还包括为其它模块和电路供电的电源模块。

3.根据权利要求1所述的列车全功能数模混合智能广播控制盒，其特征在于，所述中央处理器通过I/O总线还分别连接有LCD显示屏模块、按键模块、晶振和蜂鸣器模块，中央处理器通过JTAG接口和UART接口连接系统调试模块。

4.根据权利要求1所述的列车全功能数模混合智能广播控制盒，其特征在于，所述UIC568模拟网络通路的故障检测方法是检测当前连线是否正常以及是否有小信号经过。

5.根据权利要求1所述的基于以太网网络的列车广播控制盒，其特征在于，所述以太网数字网络通路的故障检测方法是检测数字通道全网所有设备的“心跳”信号，本数模混合系统的“心跳”信号由晶振产生。

6.根据权利要求1所述的基于以太网网络的列车广播控制盒，其特征在于，所述声音切换矩阵模块通过其内设置的选择开关择一连接模拟对讲与音频处理模块或音频编解码芯片。