CN108749860B - 一种数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备，包括ARM微处理器单元，ARM微处理器单元分别与400MHz无线收发单元、GPS卫星接收单元、按键显示单元、音频收发单元、存储单元、USB通信单元、蓝牙摄像头通信单元电源单元和Power VR SGX530图形处理器电连接，用于实现400MHz无线数字通信、卫星定位、电子地图、语音通话、调车指令通信、调车作业通知单通信、操作记录、通信记录和通话录音等功能。本发明采用ARM微处理器单元，实现高速的数字信息处理；采用Power VR SGX530图形处理器，实现液晶显示屏低功耗和高性能画质的呈现。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路调车作业设备，具体地说，涉及一种数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备。
背景技术
铁路无线调车灯显信息管理系统设备主要应用于铁路站场、中间站平面调车作业，实现调车组人员与机车司机、调车区长之间的联络通信，准确传递语音、调车指令、调车作业通知单等信息，保障了调车作业的顺利进行，提高了作业人员的人身安全性，有效的降低了作业人员的工作强度。
随着既有铁路线提速和高速铁路的大规模建设，铁路的业务量越来越大，对铁路集群通信设备的性能要求越来越高，既有的铁路无线调车灯显信息管理系统模拟设备，存在抗干扰能力弱、数据处理速度慢等缺陷，导致调车指令通信效率低，调车指令的传送存在延迟、传送失效等不可靠传输情况，影响调车作业安全，已不能适应技术发展和现代化运输生产的需要。
随着时代的发展，低功耗、高效率的ARM嵌入式微处理器特别适合对节能省电、高速图片、信息处理能力等性能要求比较高的移动终端。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备，所述数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备包括ARM微处理器单元、400MHz无线收发单元、GPS卫星接收单元、按键显示单元、音频收发单元、存储单元、USB通信单元、蓝牙摄像头通信单元、电源单元和Power VR SGX530图形处理器；其中，400MHz无线收发单元包括400MHz数字信道机，400MHz数字信道机通过第一UART接口与ARM微处理器单元电连接；400MHz数字信道机接收调车指令应答语音并传输至ARM微处理器单元，ARM微处理器单元处理调车指令应答语音并发送至音频收发单元进行播放，以及发送至按键显示单元有相应的显示；由按键显示单元输入相应的调车指令，调车指令数据发送至ARM微处理器单元，ARM微处理器单元发送给400MHz数字信道机，400MHz信道机在ARM微处理器单元的控制下进行调车指令的无线发送；ARM微处理器单元发送控制信号给400MHz数字信道机，实现对400MHz数字信道机的发射控制、信道切换控制、载波信号检测；GPS卫星接收单元通过第二UART接口与ARM微处理器单元电连接，GPS卫星接收单元接收GPS信号并传输至ARM微处理器单元，ARM微处理器单元处理GPS信号并发送至按键显示单元显示，用于接收便携台的地理位置信息；按键显示单元包括触摸液晶显示屏和按键，触摸液晶显示屏通过第三UART接口与ARM微处理器单元电连接，触摸液晶显示屏接收ARM微处理器单元的显示信号，用于实现显示功能；按键通过GPIO接口与ARM微处理器单元电连接，ARM微处理器单元发送扫描信号至触摸液晶显示屏和按键，用于实现扫描按键或触摸按键；音频收发单元通过IIS接口与ARM微处理器单元电连接；音频收发单元发送音频信号至ARM微处理器单元，ARM微处理器单元发送音频信号至400MHz数字信道机，400MHz数字信道机接收的音频信号通过ARM微处理器单元发送至音频收发单元，用于实现语音数据通信；USB通信单元通过第四UART接口与ARM微处理器单元电连接，且USB通信单元与计算机电连接，ARM微处理器单元通过USB通信单元接收计算机的输频指令，用于与计算机进行高速数据通信功能；蓝牙摄像头通信单元包括蓝牙模块电路和摄像头；蓝牙模块电路通过第五UART接口与ARM微处理器单元电连接，蓝牙模块电路发送蓝牙信号至ARM微处理器单元，用于实现与蓝牙设备的连接；摄像头通过第六UART接口与ARM微处理器单元电连接，ARM微处理器单元接收摄像头的视频信号，并发送至按键显示单元显示；存储单元、电源单元和Power VR SGX530图形处理器分别与ARM微处理器单元电连接。
通过上述技术方案，采用ARM微处理器单元，基于ARM高速、低功耗的嵌入式数字处理技术，实现高速的数字信息处理，实现了调车指令的及时有效的发送，提高了调车作业的工作效率；采用Power VR SGX530图形处理器，实现液晶显示屏低功耗和高性能画质的呈现，满足直观高效的调车作业调度需求。
作为对本发明所述的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的进一步说明，优选地，音频收发单元包括DSP语音编解码芯片、音频功放芯片、话筒和喇叭；其中，话筒与DSP语音编解码芯片电连接，DSP语音编解码芯片与ARM微处理器单元电连接，ARM微处理器单元与400MHz数字信道机的输入线电连接；400MHz数字信道机的输出线与ARM微处理器单元电连接，ARM微处理器单元与DSP语音编解码芯片电连接，DSP语音编解码芯片与音频功放芯片电连接，音频功放芯片与喇叭电连接。
通过上述技术方案，采用ARM微处理器单元结合DSP语音编解码芯片，实现高速的语音数字化通信，提高了语音通话抗干扰能力。
作为对本发明所述的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的进一步说明，优选地，存储单元为SD存储卡。
通过上述技术方案，实现ARM微处理器单元对SD存储卡的读取和写入操作。
作为对本发明所述的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的进一步说明，优选地，蓝牙摄像头通信单元还包括LED补光灯，所述LED补光灯通过GPIO接口与ARM微处理器单元电连接，ARM微处理器单元发送控制信号至LED补光灯，用于实现对现场环境进行真实清晰的拍照功能。
通过上述技术方案，采用GPIO接口控制LED补光灯，摄像头与LED补光灯配合使用，实现对现场环境进行真实清晰的拍照功能。
作为对本发明所述的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的进一步说明，优选地，电源单元包括AD采样芯片电路。
通过上述技术方案，采用AD采样芯片电路，实现对电源电压实时监测功能，实现电池电量低自动告警功能。
作为对本发明所述的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的进一步说明，优选地，电源单元包括液晶背光灯，所述液晶背光灯通过GPIO接口与ARM微处理器单元电连接，ARM微处理器单元发送控制信号至所述液晶背光灯，用于实现节能省电。
通过上述技术方案，采用GPIO接口对液晶背光灯进行控制，实现节能省电功能。
本发明的有益效果：
1、本发明采用ARM微处理器单元，基于ARM高速、低功耗的嵌入式数字处理技术，实现了高速的数字信息处理；设置400MHz数字信道机实现调车指令发送、调车作业通知单的接收；设置GPS卫星接收单元，确定地理位置信息，并通过电子地图显示，保障了调度指挥中心对便携台的监控和管理，提高了调车作业的工作效率。
2、本发明采用Power VR SGX530图形处理器，实现了液晶显示屏低功耗和高性能画质的呈现，使得便携台电子地图的显示更清晰，满足直观高效的调车作业调度需求。
附图说明
图1为本发明的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的结构框图；
图2为本发明的音频收发单元的结构框图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
图1为本发明的数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备的结构框图；所述数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备包括ARM微处理器单元1、400MHz无线收发单元2、GPS卫星接收单元3、按键显示单元4、音频收发单元5、存储单元6、USB通信单元7、蓝牙摄像头通信单元8、电源单元9和Power VR SGX530图形处理器10；其中，ARM微处理器单元1分别与400MHz无线收发单元2、GPS卫星接收单元3、按键显示单元4、音频收发单元5、存储单元6、USB通信单元7、蓝牙摄像头通信单元8、电源单元9和Power VR SGX530图形处理器10电性连接，ARM微处理器单元1用于与各个组成单元进行通信，分析与处理通信链路传输的语音、数据信息，控制各个组成单元按功能要求进行工作，并及时响应按键操作。
ARM微处理器单元1采用ARM Cortex-A8内核微处理器进行构建，ARM Cortex-A8内核微处理器配置了先进的超标量体系结构管线，能够同时执行多条指令，并且提供超过2.0DMIPS/MHz；集成了一个可调尺寸的二级高速缓冲存储器，能够同高速的16K或者32K一级高速缓冲存储器一起工作，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量；使用了先进的分支预测技术，并且具有专用的NEON整型和浮点型管线进行媒体和信号处理。在使用小于4平方毫米的硅片及低功耗的65纳米工艺的情况下，Cortex-A8处理器的运行速度将高于600MHz。在高性能的90纳米和65纳米工艺下，Cortex-A8处理器运行速度最高可达到1GHz，从而满足高性能移动终端产品实现高速的数字信息处理的需要。
400MHz无线收发单元2包括400MHz数字信道机21，400MHz数字信道机21通过第一UART接口与ARM微处理器单元1电连接，400MHz数字信道机21接收调车指令应答语音并传输至ARM微处理器单元1，ARM微处理器单元1处理调车指令应答语音并发送至音频收发单元5进行播放以及发送至按键显示单元4显示；或者，由按键显示单元4输入调车指令至ARM微处理器单元1，ARM微处理器单元1发送调车指令给400MHz数字信道机21，400MHz信道机21在ARM微处理器单元1的控制下进行调车指令的无线发送；ARM微处理器单元1发送控制信号给400MHz数字信道机21，即400MHz数字信道机21与ARM微处理器单元1实现UART串行数据通信，实现语音、数字信号的无线传输，实现ARM微处理器单元1对400MHz数字信道机的发射控制、信道切换控制、载波信号检测等功能，实现对信道机的接收门限等参数设置。
GPS卫星接收单元3通过第二UART接口与ARM微处理器单元1电连接，GPS卫星接收单元3与ARM微处理器单元1实现UART串行数据通信，GPS卫星接收单元3用于接收GPS信号，GPS信号中载有卫星定位的便携台的地理位置信息，并传输至ARM微处理器单元1，ARM微处理器单元1处理GPS信号并发送至按键显示单元4显示；便携台定时向调度指挥中心发送便携台的地理位置信息，实现调度指挥中心可随时快速定位便携台位置的功能，实现调度指挥中心对便携台的监控和管理，提高了调车作业的安全性和工作效率，通过电子地图显示，可实时了解调车进度情况，满足高效的调车作业调度需求。
按键显示单元4包括高性能、低功耗的TFT彩色触摸液晶显示屏41和环保、耐按压的硅胶按键42；按键42通过GPIO接口与ARM微处理器单元1电连接，便携台设置有红、黄、绿三个调车指令功能按键、开机/音量旋钮、信道旋钮、PTT按键和紧急呼叫按键，即通过GPIO接口ARM微处理器单元1发送扫描信号至按键42，扫描红、黄、绿三个调车指令功能按键、开机/音量旋钮、信道旋钮、PTT按键和紧急呼叫按键；触摸液晶显示屏41通过第三UART接口与ARM微处理器单元1电连接，摸液晶显示屏41接收ARM微处理器单元1的显示信号，用于实现显示控制功能，ARM微处理器单元1发送扫描信号至触摸液晶显示屏41，用于实现触摸液晶显示屏的按键扫描，触摸液晶显示屏41的显示内容包括调车工作组内便携台之间，便携台与区长台、机控器的呼叫通话功能和通话过程显示，调车指令和调车作业通知单通信的显示，电子地图显示。
由于搭载Power VR SGX530图形处理器10，Power VR SGX530图形处理器10与ARM微处理器单元1电连接，使得触摸液晶显示屏41的显示更清晰、细腻，Power VR SGX530图形处理器，在单个核心内建顶点着色器以及象素着色器的方式，实现液晶显示屏低功耗和高性能画质的呈现，满足直观高效的调车作业调度需求；Power VR图形处理技术采用tile架构技术和TBRD渲染模式，支持SM3.0显示特效，支持OpenGL 2.0加快图象的显示速度，支持H264视频编解码，在使得功耗达到最小的同时在性能上更优越。
音频收发单元5通过IIS接口与ARM微处理器单元1电连接，音频收发单元5发送音频信号至ARM微处理器单元1，ARM微处理器单元1发送音频信号至400MHz数字信道机21，400MHz数字信道机21接收的音频信号通过ARM微处理器单元1发送至音频收发单元5，用于实现语音数据通信；音频收发单元5包括低功耗的定向DSP语音编解码芯片51、音频功放芯片52、话筒53和喇叭54，用于实现语音的调制解调功能，语音数字化处理有利于语音信号的数字化传输，提高语音传输的抗干扰能力，提高通话语音的清晰度。
请参看图2，图2为本发明的音频收发单元的结构框图其中，话筒53与DSP语音编解码芯片51电连接，DSP语音编解码芯片51与ARM微处理器单元1电连接，ARM微处理器单元1与400MHz数字信道机21的输入线电连接；由话筒采集的语音信号经DSP芯片语音编码后，发送至微处理器单元，微处理器单元根据协议打包后，一路发送至400MHz信道机进行无线发送，一路发送至SD卡进行录音存储；400MHz数字信道机21的输出线与ARM微处理器单元1电连接，ARM微处理器单元1与DSP语音编解码芯片51电连接，DSP语音编解码芯片51与音频功放芯片52电连接，音频功放芯片52与喇叭54电连接；由400MHz信道机无线接收的语音数据发送至微处理器单元，微处理器单元根据协议重新打包后，一路发送至DSP芯片进行语音的解调，解调后发送至音频功放芯片进行音频放大，而后发送至喇叭进行播放；一路发送至SD卡进行录音存储。
USB通信单元7通过第四UART接口与ARM微处理器单元1电连接，且USB通信单元7与计算机电连接，USB通信单元7采用USB芯片电路，用于实现ARM微处理器单元1与计算机的串行通信，实现高速数据通信功能。ARM微处理器单元1还可以接收计算机的输频指令，实现对400MHz信道机的发射频率、发射功率、接收频率、接收灵敏度、接收门限等参数的查询、设置功能，实现计算机读取和清除存储单元的通信记录、操作记录和通话录音的功能，实现微处理器单元的CPU软件升级功能。
蓝牙摄像头通信单元8包括蓝牙模块电路81和摄像头82，蓝牙模块电路81通过第五UART接口与ARM微处理器单元1电连接，蓝牙模块电路81接收外界的蓝牙信号并进行匹配，匹配成功后，蓝牙模块电路81发送蓝牙信号至ARM微处理器单元1，以实现与蓝牙设备的连接，可以实现便携台与蓝牙耳机短距离通信，实现清晰的蓝牙通话功能；摄像头82通过第六UART接口与ARM微处理器单元1电连接，增加了便携台的拍照功能，ARM微处理器单元1通过UART接口实现对摄像头拍照数据的读取功能，ARM微处理器单元1接收摄像头82的视频信号，并发送至按键显示单元4显示，可以对周边环境进行拍照并将照片保存至存储单元6中，或者通过400MHz无线收发单元2上传至调度中心。蓝牙摄像头通信单元8还包括LED补光灯，所述LED补光灯通过GPIO接口与ARM微处理器单元1电连接，采用GPIO接口控制LED补光灯，ARM微处理器单元1发送控制信号至LED补光灯，摄像头与LED补光灯配合使用，实现对现场环境进行真实清晰的拍照功能。
存储单元6采用SD存储卡，所述SD存储卡通过SPI串行数据接口与ARM微处理器单元1电连接，基于半导体闪存技术，实现ARM微处理器单元1对SD存储卡的读取和写入操作。存储单元基于现有技术可以实现通信记录、操作记录、通话录音、时钟校正等功能，进而存储单元时钟可根据GPS卫星定位时钟进行校正，或通过液晶屏菜单手动输入进行校正。
电源单元9与ARM微处理器单元1电连接，电源单元采用AD采样芯片电路，实现对电源电压实时监测功能，实现电池电量低自动告警功能。电源单元9还包括液晶背光灯，所述液晶背光灯通过GPIO接口与ARM微处理器单元1电连接，采用GPIO接口对液晶背光灯进行控制，ARM微处理器单元1发送控制信号至所述液晶背光灯，实现节能省电功能。另外，基于现有技术，电源单元包括电源输出和电源管理两部分电路。便携台电池为400MHz信道机提供直流DC 7.2V电源，400MHz信道机为主控板提供DC 3.3V稳定的工作电压。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种数字式铁路无线调车灯显信息管理的便携台设备，其特征在于，所述便携台设备包括ARM微处理器单元(1)、400MHz无线收发单元(2)、GPS卫星接收单元(3)、按键显示单元(4)、音频收发单元(5)、存储单元(6)、USB通信单元(7)、蓝牙摄像头通信单元(8)、电源单元(9)和Power VR SGX530图形处理器(10)；其中，
400MHz无线收发单元(2)包括400MHz数字信道机(21)，400MHz数字信道机(21)通过第一UART接口与ARM微处理器单元(1)电连接；400MHz数字信道机(21)接收调车指令应答语音并传输至ARM微处理器单元(1)，ARM微处理器单元(1)处理调车指令应答语音并发送至音频收发单元(5)进行播放以及发送至按键显示单元(4)显示；由按键显示单元(4)输入调车指令至ARM微处理器单元(1)，ARM微处理器单元(1)发送调车指令给400MHz数字信道机(21)，400MHz数字信道机(21)在ARM微处理器单元(1)的控制下进行调车指令的无线发送；
GPS卫星接收单元(3)通过第二UART接口与ARM微处理器单元(1)电连接，GPS卫星接收单元(3)接收GPS信号并传输至ARM微处理器单元(1)，ARM微处理器单元(1)处理GPS信号并发送至按键显示单元(4)显示，用于接收并显示便携台的地理位置信息；
按键显示单元(4)包括触摸液晶显示屏(41)和按键(42)；触摸液晶显示屏(41)通过第三UART接口与ARM微处理器单元(1)电连接，触摸液晶显示屏(41)接收ARM微处理器单元(1)的显示信号，用于实现显示功能；按键(42)通过GPIO接口与ARM微处理器单元(1)电连接，ARM微处理器单元(1)发送扫描信号至触摸液晶显示屏(41)和按键(42)，用于实现扫描按键或触摸按键；
音频收发单元(5)通过IIS接口与ARM微处理器单元(1)电连接；音频收发单元(5)发送音频信号至ARM微处理器单元(1)，ARM微处理器单元(1)发送音频信号至400MHz数字信道机(21)，400MHz数字信道机(21)接收的音频信号通过ARM微处理器单元(1)发送至音频收发单元(5)，用于实现语音数据通信；音频收发单元(5)包括DSP语音编解码芯片(51)、音频功放芯片(52)、话筒(53)和喇叭(54)；其中，话筒(53)与DSP语音编解码芯片(51)电连接，DSP语音编解码芯片(51)与ARM微处理器单元(1)电连接，ARM微处理器单元(1)与400MHz数字信道机(21)的输入线电连接；400MHz数字信道机(21)的输出线与ARM微处理器单元(1)电连接，ARM微处理器单元(1)与DSP语音编解码芯片(51)电连接，DSP语音编解码芯片(51)与音频功放芯片(52)电连接，音频功放芯片(52)与喇叭(54)电连接；
USB通信单元(7)通过第四UART接口与ARM微处理器单元(1)电连接，且USB通信单元(7)与计算机电连接，ARM微处理器单元(1)通过USB通信单元(7)接收计算机的输频指令，用于与计算机进行高速数据通信功能；
蓝牙摄像头通信单元(8)包括蓝牙模块电路(81)和摄像头(82)；蓝牙模块电路(81)通过第五UART接口与ARM微处理器单元(1)电连接，蓝牙模块电路(81)发送蓝牙信号至ARM微处理器单元(1)，用于实现与蓝牙设备的连接；摄像头(82)通过第六UART接口与ARM微处理器单元(1)电连接，ARM微处理器单元(1)接收摄像头(82)的视频信号，并发送至按键显示单元(4)显示；
存储单元(6)、电源单元(9)和Power VR SGX530图形处理器(10)分别与ARM微处理器单元(1)电连接。
2.如权利要求1所述的便携台设备，其特征在于，存储单元(6)为SD存储卡。
3.如权利要求1所述的便携台设备，其特征在于，蓝牙摄像头通信单元(8)还包括LED补光灯，所述LED补光灯通过GPIO接口与ARM微处理器单元(1)电连接，ARM微处理器单元(1)发送控制信号至LED补光灯，用于实现对现场环境进行真实清晰的拍照功能。
4.如权利要求1所述的便携台设备，其特征在于，电源单元(9)包括AD采样芯片电路。
5.如权利要求1所述的便携台设备，其特征在于，电源单元(9)包括液晶背光灯，所述液晶背光灯通过GPIO接口与ARM微处理器单元(1)电连接，ARM微处理器单元(1)发送控制信号至所述液晶背光灯，用于实现节能省电。
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