CN107856701A - 一种机车环线发送信号模拟装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机车环线发送信号模拟装置及其方法，机车环线发送信号模拟装置与车载控制器通讯连接，所述车载控制器设有环线通信板和环线定位板，还包括MCU及外围电路、FPGA及外围电路、连接器接口，所述MCU及外围电路通过环线通讯信号发送通道电路及环线通讯信号接收通道电路与环线通信板连接，所述FPGA及外围电路通过环线定位信号发送通道电路及环线定位信号接收通道电路与环线定位板连接，所述连接器接口用于插入测试线缆或者自检回环线缆。本发明不仅实现了在无需环线通讯定位天线、环线及环线控制器的情况下，产生环线地址信号和通讯信号向车载控制器发送，而且可以对自身进行自检，确保自身的可用性和正确性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及机车上车载控制器与定位环线的通讯技术。
背景技术
在现有的基于电缆环线定位的有轨电车车载控制器中，环线通信板(LCC)和环线定位板(LCP)通过接收来自环线通讯定位天线的信号来实现与轨旁设备的通讯和定位。如果在未连接环线通讯定位天线、环线及环线控制器或者环线通讯定位天线、环线及环线控制器未正常工作时，将无法进行有轨电车车载子系统的调试、测试工作。其中，有轨电车车载控制器是一种有轨电车车载设备，是完全由中国技术人员自主研发的以保障有轨电车运行安全为主要目的的列车速度控制装置。其中的环线通信板实现了与环线控制器的通讯。环线定位板实现了列车的精确定位。
如图1所示，现有技术的一种方式是使用实际项目中使用的环线通讯定位天线、环线及环线控制器，人工将环线通讯定位天线从环线上方滑过，以产生信号发送至车载控制器中的环线通信板和环线定位板。
现有技术的另一种方式是把环线通讯定位天线安装在可遥控的电动小车上，通过遥控小车来实现移动环线通讯定位天线，从而产生信号发送至车载控制器中的环线通信板和环线定位板。
现有的技术使用实际项目使用的实物，人工移动环线通讯定位天线的技术方案，存在诸多不足之处。主要有：环线通讯定位天线沉重体积大，人工移动费时费力；环线电缆存在较强的地磁辐射，对使用人员的健康存在影响；需要的设备较多，成本高。
另一种使用遥控小车的技术方案，该方案需要环线通讯定位天线、环线及地面设备以及遥控小车，所需的设备多，成本高；环线电缆仍需要，对使用人员的健康存在影响的隐患仍存在；遥控小车移动的地方占用面积大。
因此急需一种机车电缆环线发送信号的模拟装置及其方法。以实现在低成本，省时省事，安全可靠的条件下，模拟环线通讯定位天线、环线及环线控制器发送信号至目标设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种机车环线发送信号模拟装置，实现在低成本，省时省事，安全可靠的条件下，模拟环线通讯定位天线、环线及环线控制器发送信号至目标设备。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种机车环线发送信号模拟装置，与车载控制器通讯连接，所述车载控制器设有环线通信板和环线定位板，还包括MCU及外围电路、FPGA及外围电路、连接器接口，所述MCU及外围电路通过环线通讯信号发送通道电路及环线通讯信号接收通道电路与环线通信板连接，所述FPGA及外围电路通过环线定位信号发送通道电路及环线定位信号接收通道电路与环线定位板连接，所述连接器接口用于插入测试线缆或者自检回环线缆；
其中，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入测试线缆时，所述MCU及外围电路进入测试模式，并发送命令给FPGA进入测试模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入自检回环线缆时，所述MCU及外围电路进入自检模式，并发送命令给FPGA及外围电路进入自检模式。
优选的，所述环线通讯信号接收通道电路包括由环线通信板向MCU及外围电路依次连接的第一隔离电路、第一衰减电路、第一滤波电路、第一解调电路。
优选的，所述环线通讯信号发送通道电路包括由MCU及外围电路向环线通信板依次连接的第二调制电路、第二衰减电路、第二隔离电路。
优选的，所述环线定位信号发送通道电路包括由FPGA及外围电路向环线定位板依次连接的第三滤波电路、第三衰减电路、第三隔离电路。
优选的，所述环线定位信号接收通道电路包括由环线定位板向FPGA及外围电路依次连接的放大电路和比较电路。
优选的，所述MCU及外围电路设有调试下载接口，所述FPGA及外围电路也设有调试下载接口。
本发明还提供了一种模拟机车环线向车载控制器发送信号的方法，
包含测试模式和自检模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入测试线缆时，所述MCU及外围电路进入测试模式，并发送命令给FPGA进入测试模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入自检回环线缆时，所述MCU及外围电路进入自检模式，并发送命令给FPGA及外围电路进入自检模式；
测试模式：MCU及外围电路持续发送特定内容的信号，经环线通讯信号发送通道电路处理，传送到环线通信板，FPGA及外围电路持续发送特定定位信号，经环线定位信号发送通道电路处理，传送到环线定位板；
自检模式：MCU及外围电路发送特定内容的信号，经环线通讯信号发送通道电路处理到连接器接口，再经过自检回环线缆及环线通讯信号接收通道电路后输入到MCU及外围电路，在MCU及外围电路中与输出的信号进行比较，FPGA及外围电路发送特定定位信号，经环线定位信号发送通道电路处理到连接器接口，再经过自检回环线缆及环线定位信号接收通道电路后输入到FPGA及外围电路，在FPGA及外围电路中与输出的信号进行比较。
本发明采用MCU及外围电路发送环线通讯信号，采用FPGA及外围电路发送环线定位信号，不仅实现了在无需环线通讯定位天线、环线及环线控制器的情况下，产生环线地址信号和通讯信号向车载控制器发送，而且可以对自身进行自检，确保自身的可用性和正确性。
本发明具备以下有益效果：
1.成本低，该装置只需一块单板及两个线缆组成。
2.辐射低，该装置不需要天线，不存在辐射对使用人员造成影响的情况。
3.操作简单，该装置只需更换线缆即可自检和测试，无需移动或者控制等操作。
4.具有自检功能，可用性高，该装置插入自检回检电路即可自检，插入测试线缆后即可模拟环线发送信号。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是现有技术中车载控制器与环线控制器通讯示意图；
图2是连接器与MCU的连接示意图；
图3是本发明机车环线发送信号模拟装置的结构原理图。
具体实施方式
本发明通过硬件电路实现机车环线通讯信号和定位信号的发送，适用于有轨电车车载子系统的测试和调试。
实施例一，如图2和图3所示，一种机车环线发送信号模拟装置，与车载控制器通讯连接，所述车载控制器设有环线通信板和环线定位板，还包括MCU及外围电路、FPGA及外围电路、连接器接口以及辅助的测试线缆和自检回环线缆。MCU及外围电路和FPGA及外围电路之间实现通讯连接，连接器与MCU及外围电路连接，同时MCU及外围电路和FPGA及外围电路与电源连接。所述MCU及外围电路通过环线通讯信号发送通道电路及环线通讯信号接收通道电路与环线通信板连接，所述FPGA及外围电路通过环线定位信号发送通道电路及环线定位信号接收通道电路与环线定位板连接，所述连接器接口用于插入测试线缆或者自检回环线缆。
具体的，所述环线通讯信号接收通道电路包括由环线通信板向MCU及外围电路依次连接的第一隔离电路、第一衰减电路、第一滤波电路、第一解调电路。所述环线通讯信号发送通道电路包括由MCU及外围电路向环线通信板依次连接的第二调制电路、第二衰减电路、第二隔离电路。所述环线定位信号发送通道电路包括由FPGA及外围电路向环线定位板依次连接的第三滤波电路、第三衰减电路、第三隔离电路。所述环线定位信号接收通道电路包括由环线定位板向FPGA及外围电路依次连接的放大电路和比较电路。
另外，所述MCU及外围电路设有调试下载接口，所述FPGA及外围电路也设有调试下载接口。
其中，MCU及外围电路、FPGA及外围电路，只需要在常规MCU和FPGA基础上，具备所需的晶振和电源即可。MCU所需的产生信号的代码需按照环线通信板接口要求进行编写，产生串口信号后发生给调制电路产生FSK信号。FPGA所需的产生信号的代码需按照环线定位板接口要求进行编写，直接产生环线定位信号。上述的隔离电路、衰减电路、滤波电路以及放大电路和比较电路均可以是现有技术中常用的具有对应功能的电路。如采用常见的变压器作为隔离电路，衰减电路采用π型电阻衰减网络，电阻的大小和衰减倍数的大小可以根据需要做出对应调整。调制电路或者称为解调电路，采用自带调制和解调功能的FSK收发芯片ST7538。而其他可能采用的具体电路，在此不再一一赘述。
如图2所示，连接器的第11号引脚与MCU的第66号引脚相连接的。单板上电后，MCU会一直检测该引脚的电平。当插入自检回环线缆，连接器的第11号引脚与第10号引脚连接，第10号引脚是接地的，即低电平。MCU的第66号引脚检测到低电平后进入到自检模式。当插入测试线缆，连接器的第11号引脚与第9号引脚连接，第9号引脚是接电源的，即高电平。MCU的第66号引脚检测到高电平后进入到测试模式。
实施例二，根据实施例一中的机车环线发送信号模拟装置，提供一种模拟环线向车载控制器发送信号的方法，包含测试模式和自检模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入测试线缆时，所述MCU及外围电路进入测试模式，并发送命令给FPGA进入测试模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入自检回环线缆时，所述MCU及外围电路进入自检模式，并发送命令给FPGA及外围电路进入自检模式。
测试模式下，环线通讯信号接收通道电路起作用，而环线定位信号接收通道电路不起作用。环线通信板和环线定位板只能接收特定频率和幅度的信号。
测试模式：当该装置的连接器接口插入测试线缆。MCU检测到连接器接口的第10号引脚为高电平，MCU进入测试模式，并发送命令给FPGA进入测试。环线通讯信号的发送通道与环线通信板的接口相连。环线定位信号的发送通道与环线定位板的接口相连。
MCU电路发送特定内容的信号给调制电路，调制电路调制信号后输出幅度为5V，频率为110KHz的信号。经过衰减电路2衰减50倍后变成幅度为0.1V，频率为110KHz的信号，再经过隔离电路和连接器接口后发送到环线通信板。处于测试模式时，MCU一直发送环线通讯信号。
FPGA在接收到MCU发送的测试模式信号后，向滤波电路3发送幅度为3.3V，频率为50KHz的特定定位信号。经衰减电路3衰减10倍后变成幅度为0.33V，频率为50KHz的定位信号，再经过隔离电路和连接器接口后发送到环线定位板。处于测试模式时，FPGA一直发送环线定位信号。
自检模式：当该装置的连接器接口插入自检回环线缆。MCU检测到连接器接口的第10号引脚由高电平变成低电平，MCU进入自检模式，并发送命令给FPGA进入自检。
环线通讯信号的发送通道与接收通道在连接器接口处回环。MCU电路发送特定内容的信号给调制电路，调制电路调制信号后输出幅度为5V，频率为110KHz的信号。经过衰减电路2衰减50倍后变成幅度为0.1V，频率为110KHz的信号，再经过隔离电路后发送到连接器接口。经过自检回环线缆后输入到滤波电路1，滤除噪声后，频率为110KHz的信号输入到解调电路，解调后的信号输入到MCU中。在MCU中与输出的信号进行比较，假如比较一致则认为环线通讯信号的发送和接受通道正常。假如比较不一致则装置有问题。
FPGA在接收到MCU发送的自检模式信号后，向滤波电路3发送幅度为3.3V，频率为50KHz的特定定位信号。经衰减电路3衰减10倍后变成幅度为0.33V，频率为50KHz的定位信号，再经过隔离电路发送到连接器接口。经过自检回环线缆后输入到放大电路，经发达35倍后变成幅度为12V，频率为50KHz的定位信号。经过比较电路后变成幅度为3.3V，频率为50KHz的定位信号输入到FPGA。在FPGA中与输出的定位信号进行比较，假如比较一致则认为环线定位信号的发送和接受通道正常。假如比较不一致则装置有问题。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。
Claims (7)
1.一种机车环线发送信号模拟装置，与车载控制器通讯连接，所述车载控制器设有环线通信板和环线定位板，其特征在于，还包括MCU及外围电路、FPGA及外围电路、连接器接口，所述MCU及外围电路通过环线通讯信号发送通道电路及环线通讯信号接收通道电路与环线通信板连接，所述FPGA及外围电路通过环线定位信号发送通道电路及环线定位信号接收通道电路与环线定位板连接，所述连接器接口用于插入测试线缆或者自检回环线缆；
其中，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入测试线缆时，所述MCU及外围电路进入测试模式，并发送命令给FPGA进入测试模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入自检回环线缆时，所述MCU及外围电路进入自检模式，并发送命令给FPGA及外围电路进入自检模式。
2.根据权利要求1所述的一种机车环线发送信号模拟装置，其特征在于，所述环线通讯信号接收通道电路包括由环线通信板向MCU及外围电路依次连接的第一隔离电路、第一衰减电路、第一滤波电路、第一解调电路。
3.根据权利要求2所述的一种机车环线发送信号模拟装置，其特征在于，所述环线通讯信号发送通道电路包括由MCU及外围电路向环线通信板依次连接的第二调制电路、第二衰减电路、第二隔离电路。
4.根据权利要求1所述的一种机车环线发送信号模拟装置，其特征在于，所述环线定位信号发送通道电路包括由FPGA及外围电路向环线定位板依次连接的第三滤波电路、第三衰减电路、第三隔离电路。
5.根据权利要求4所述的一种机车环线发送信号模拟装置，其特征在于，所述环线定位信号接收通道电路包括由环线定位板向FPGA及外围电路依次连接的放大电路和比较电路。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种机车环线发送信号模拟装置，其特征在于，所述MCU及外围电路设有调试下载接口，所述FPGA及外围电路也设有调试下载接口。
7.一种模拟机车环线向车载控制器发送信号的方法，其特征在于，包含测试模式和自检模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入测试线缆时，所述MCU及外围电路进入测试模式，并发送命令给FPGA进入测试模式，MCU及外围电路在检测到连接器接口插入自检回环线缆时，所述MCU及外围电路进入自检模式，并发送命令给FPGA及外围电路进入自检模式；
测试模式：MCU及外围电路持续发送特定内容的信号，经环线通讯信号发送通道电路处理，传送到环线通信板，FPGA及外围电路持续发送特定定位信号，经环线定位信号发送通道电路处理，传送到环线定位板；
自检模式：MCU及外围电路发送特定内容的信号，经环线通讯信号发送通道电路处理到连接器接口，再经过自检回环线缆及环线通讯信号接收通道电路后输入到MCU及外围电路，在MCU及外围电路中与输出的信号进行比较，FPGA及外围电路发送特定定位信号，经环线定位信号发送通道电路处理到连接器接口，再经过自检回环线缆及环线定位信号接收通道电路后输入到FPGA及外围电路，在FPGA及外围电路中与输出的信号进行比较。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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