CN104670265B - 一种使用fpga实现连接列车定位系统与车载无线电控制信号的装置 - Google Patents
一种使用fpga实现连接列车定位系统与车载无线电控制信号的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种通过使用硬件FPGA实现连接磁悬浮列车的列车定位系统PRW与车载无线电控制单元MRCU之间的装置。当前使用软件去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制单元MRCU之间的接口，不能够保证数据传输的时效性。而且列车定位系统PRW和车载无线电控制单元MRCU之间的数据更新的周期是20ms，软件实现的接口也不能够保证固定的周期。本发明的主要功能是使用FPGA开发板去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制单元MRCU之间的接口，既可以保证数据传输的时效性，使数据得到及时地更新，又可以实现数据更新周期的固定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种系统设计领域，涉及一种通过使用硬件FPGA实现磁悬浮列车的列车定位系统PRW与车载无线电控制信号MRCU之间接口模块。
背景技术
目前，磁悬浮列车的运行速度可以达到500Km/h，在如此快速的运行过程中保证列车的行车安全，精确，准时的列车位置信息对于调度者来说是至关重要的。不仅如此，当磁悬浮列车在轨道上高速运行时速度曲线的生成，或者列车进行停车制动时牵引电流的输出控制，都需要列车的瞬时精确位置信息。使用软件去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的位置数据接口，不能够保证数据传输的时效性。而且列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的数据更新的周期是20ms，软件实现的接口也不能够保证固定的周期。本发明的主要创意是通过FPGA去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的接口，既可以保证数据传输的时效性，使数据得到及时地更新，又可以实现数据更新周期的固定性。
通过硬件来实现列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的接口，使得列车定位数据信息准确的传递给车载无线电控制信号MRCU，保证了列车定位数据的及时精准更新，保证了列车定位数据在固定的周期更新。因此可以说使用磁悬浮列车的运行速度可以达到500Km/h，在如此快速的运行过程中，列车的位置信息对于调度者来说是至关重要的。当磁悬浮列车在轨道上高速运行时速度曲线的生成，或者列车进行停车制动时牵引电流的输出控制，都需要列车的瞬时精确位置信息。使用软件去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的接口，不能够保证数据传输的时效性。而且列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的数据更新的周期是20ms，软件实现的接口也不能够保证固定的周期。本发明的主要创意是通过硬件去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的接口，既可以保证数据传输的时效性，使数据得到及时地更新，又可以实现数据更新周期的固定性。因此，可以说通过硬件实现的数据传输接口模块是很有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种通过使用硬件FPGA实现连接磁悬浮列车的列车定位系统PRW与车载无线电控制信号MRCU之间的装置，用于解决开关容易损坏的问题。
为达到上述技术方案的效果，本发明提供一种通过使用硬件FPGA实现连接磁悬浮列车的列车定位系统PRW与车载无线电控制信号MRCU之间的装置，其特征在于：包括有列车定位系统PRW、数据更新请求模块、数据读取模块、故障处理模块、车载无线电控制信号MRCU，其中列车定位系统PRW连接数据更新请求模块和数据读取模块，数据读取模块连接的故障处理模块，故障处理模块和数据更新请求模块连接车载无线电控制信号MRCU；
数据更新请求模块产生时钟信号CLK和数据更新请求信号ANF，并将这两个信号发给列车定位系统PRW和数据读取模块，列车定位系统PRW接收到数据更新请求模块发送的两个信号后将有效标志信号UEF和列车定位数据信号DATA给数据读取模块，数据读取模块读出数据后将故障信号通过故障处理模块发给车载无线电控制信号MRCU，此时故障处理模块是用来检测传输过程中是否有故障，如果有则发出报警信号，并把故障数据发送给车载无线电控制信号MRCU；数据更新请求模块并且发送列车定位数据给车载无线电控制信号MRCU。
附图说明
图1是本发明一种使用FPGA实现连接列车定位系统与车载无线电控制信号的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例：
如图1所示：
根据图1：本发明采用了一种通过使用硬件FPGA实现连接磁悬浮列车的列车定位系统PRW与车载无线电控制信号MRCU之间的装置，其中包括包括有列车定位系统PRW、数据更新请求模块、数据读取模块、故障处理模块、车载无线电控制信号MRCU，其中列车定位系统PRW连接数据更新请求模块和数据读取模块，数据读取模块连接故障处理模块，故障处理模块和数据更新请求模块连接车载无线电控制信号MRCU。数据更新请求模块产生时钟信号CLK和数据更新请求信号ANF，并将这两个信号发给列车定位系统PRW和数据读取模块，列车定位系统PRW接收到数据更新请求模块发送的两个信号后将有效标志信号UEF和列车定位数据信号DATA给数据读取模块，数据读取模块读出数据后将故障信号通过故障处理模块发给车载无线电控制信号MRCU，此时故障处理模块是用来检测传输过程中是否有故障，如果有则发出报警信号，并把故障数据发送给车载无线电控制信号MRCU；数据更新请求模块并且发送列车定位数据给车载无线电控制信号MRCU。
在实际操作中这种通过硬件实现的数据传输接口模块在于：数据更新请求模块产生时钟信号和数据更新请求信号，并将请求信号发给列车定位系统PRW。列车定位系统PRW接收到数据更新请求后发送数据有效标志信号和列车定位数据信号给数据读取模块。数据读取模块读出数据后将更新的数据发给车载无线电控制信号MRCU。接口使用故障模块来检测传输过程中是否有故障，如果有则发出报警信号。
数据更新请求模块使用FPGA板内部提供的40MHz晶振，通过分频产生512KHZ的时钟信号，该时钟信号控制着数据传输的速率。通过时钟上升沿计数的方式每20ms向列车定位系统PRW发送一个数据请求信号，该信号宽度为10个时钟信号，且仅当该信号为高电平时有效。
数据读取模块FPGA在收到数据有效标志信号之后，认为当数据有效标志信号为高电平时列车定位数据信号中的数据才有效，该模块开始读取数据。
数据故障模块在发送数据更新请求信号之后的30个时钟信号时间内，如果接口仍接收不到列车定位系统PRW返回的数据有效标志信号，则认为通信出现故障。当故障出现延续三个数据更新周期(60ms)，故障模块会自动填充故障数据，向车载无线电控制信号MRCU报告传输出现故障。
数据更新请求信号为了避免因噪声而引起的小脉冲的干扰，该数据更新请求信号的持续时间为10个时钟信号。
故障数据的该数据是固定的，并且在正常传输过程中是不会出现的无效定位数据。当车载无线电控制信号MRCU检测到该数据，会立刻知道传输出现了故障。
本发明的有益效果是：通过硬件去实现列车定位系统PRW和车载无线电控制信号MRCU之间的接口，既可以保证数据传输的时效性，使数据得到及时地更新，又可以实现数据更新周期的固定性。因此，可以说通过FPGA实现的数据传输接口模块是很有必要的。
Claims (1)
1.一种使用FPGA实现连接列车定位系统与车载无线电控制信号的装置，其特征在于：包括有列车定位系统PRW、数据更新请求模块、数据读取模块、故障处理模块、车载无线电控制信号MRCU，其中所述列车定位系统PRW连接所述数据更新请求模块和所述数据读取模块，所述数据读取模块连接所述的故障处理模块，所述故障处理模块和所述数据更新请求模块连接所述车载无线电控制信号MRCU；
所述数据更新请求模块产生时钟信号CLK和数据更新请求信号ANF，并将这两个信号发给所述列车定位系统PRW和所述数据读取模块，所述列车定位系统PRW接收到所述数据更新请求模块发送的两个信号后将数据有效标志信号UEF和列车定位数据信号DATA给所述数据读取模块，所述数据读取模块读出数据后将故障信号通过所述故障处理模块发给所述车载无线电控制信号MRCU，此时所述故障处理模块是用来检测传输过程中是否有故障，如果有则发出报警信号，并把故障数据发送给所述车载无线电控制信号MRCU；所述数据更新请求模块并且发送列车定位数据给所述车载无线电控制信号MRCU；
所述数据更新请求模块产生时钟信号和数据更新请求信号，并将所述数据更新请求信号发给列车定位系统PRW；所述列车定位系统PRW接收到数据更新请求后发送所述数据有效标志信号UEF和所述列车定位数据信号DATA给所述数据读取模块；所述数据读取模块读出数据后将更新的数据发给所述车载无线电控制信号MRCU；接口使用所述故障处理模块来检测传输过程中是否有故障，如果有则发出报警信号；所述数据更新请求模块使用FPGA板内部提供的40MHz晶振，通过分频产生512KHZ的时钟信号，所述时钟信号控制着数据传输的速率；通过时钟上升沿计数的方式每20ms向所述列车定位系统PRW发送一个数据请求信号，信号宽度为10个时钟信号，且仅当信号为高电平时有效；所述数据读取模块在收到数据有效标志信号UEF之后，认为当所述数据有效标志信号UEF为高电平时所述列车定位数据信号DATA中的数据才有效，所述数据读取模块开始读取数据；所述数据故障模块在所述数据更新请求信号之后的30个时钟信号时间内，如果接口仍接收不到所述列车定位系统PRW返回的所述数据有效标志信号UEF，则认为通信出现故障；当故障出现延续三个数据更新周期(60ms)，所述故障处理模块会自动填充故障数据，向所述车载无线电控制信号MRCU报告传输出现故障；所述数据更新请求信号为了避免因噪声而引起的小脉冲的干扰，所述数据更新请求信号的持续时间为10个时钟信号；故障数据的数据是固定的，并且在正常传输过程中是不会出现的无效定位数据。
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