綜合診斷鐵路STP設備的系統設計

喬曉娟+++李月麗+++張麗紅

摘 要：文章簡單介紹了綜合診斷儀系統的基本功能，分別描述了系統軟件和硬件的基本組成。利用結構緊湊，擴展能力強的特點，設計一套運行穩定，安全可靠的診斷系統。

關鍵詞：STP；CAN通信；地面主機；車載主機；查詢主機；RS485；RS232；數傳單元

STP-HH綜合診斷測試儀是針對無線調車機車信號和監控系統的設備工作狀態的診斷、故障排查工作而提出的。其原理是利用數傳電臺的廣播特性和對頻點的設置實現對STP系統的空中數據進行監聽分析，對數據的頻率、誤碼率、數據的合法性進行檢驗，從而判斷車載部分和地面部分系統的工作狀態。同時利用CAN通信及RS485通信分別對車載主機與LKJ、查詢主機的通信數據進行監聽分析，從而判斷相關設備的工作狀態，以達到診斷設備故障的目的。

1 系統硬件設計

1.1 PC104主板

該主板選用深藍宇公司的PCM3587型號的PC104主板，通過PC104ISA總線與底板聯結在一起，其三個COM口配置如下：

COM1配置為RS232，與電臺數據口（COM2）相連；

COM2配置為RS232，與數傳電臺的配置口（COM1）相連；

COM3配置為RS232，與鋰電池模組通信接口相連，獲取鋰電池的電壓、放電電流數據，進行電量監測。

LVDS接口與TFT顯示器連接；

兩個USB口一個與觸摸板相連，一個連接到面板上，用于數據的導入導出。

1.2 底板

底板的作用有4個，一個是固定PC104板卡，為PC104主板提供工作電源；二是通過PC104的ISA總線擴展2個串口（1個RS232和1個RS485）及1個CAN通信接口，三是為TFT顯示屏提供背光電源，四是提供LED指示接口。

1.3 TFT顯示屏

該顯示屏選用AUO的G104SN02 V2型號的10.4"TFT-LCD。通過LVDS接口與PC104主板進行通訊。其技術指標如下：

輸入電壓：DC3.3V，I=280mA； 背光驅動：DC12.0V，I=350mA；

視域尺寸：211.2mm×158.4mm；物理尺寸：243mm×184mm×8mm；

功耗：小于5.0W；工作溫度：-30-- +85℃。

1.4 觸摸板

觸摸板選用4線電阻式，接口采用USB2.0，集成于TFT顯示屏上。

1.5 數傳單元

數傳電臺采用GE MDS SD4型數傳電臺，可直接與MDS4710電臺進行通信。頻段范圍：300-512MHz。該電臺通過二個RS232串口與PC104主板連接進行配置和數據通信，其中PC104的COM1與電臺的數據口相連，PC104的COM2與電臺的配置口相連。天線接口插頭型號為L4PNF-RC/L4PNM-RC（L16接頭）。電源：DC10.5V-16V，2.5A。

1.6 CAN通信電路

CAN擴展電路采用PHILIPS公司的SJA1000T CAN控制器，采用TI公司的SN65HVD251DR收發器。

由于本電路是以幀聽方式工作且通信線很短，所以本電路未設計CAN終端電阻。

1.7 RS232通信電路

本電路包括2個高速光耦、RS232收發器和總線保護電路三部分組成。

1.8 RS485通信電路

本電路包括2個高速光耦、RS485收發控制器和總線保護電路三部分組成。

1.9 電源及通信指示

通過LED指示燈指示為電池電壓、DC12V電源、CAN通信、RS485通信、電臺通信線路狀態提供狀態指示。

1.10 電源模塊

電源模塊就是為系統各電路用電提供滿足要求的電源。本系統有DC5V和DC12V兩種電壓需求，DC5V有主電源和接口電源兩種。

2 系統軟件設計

2.1 系統總體結構

2.2 系統邏輯視圖

2.3 系統模塊概述

出庫檢測：機車在出庫前啟動該系統檢測STP系統各個設備的運行狀態；

通信檢測：主要分析車載、地面之間的通訊數據，統計其誤碼率、最大幀數據時間間隔等，并顯示控制數據、作業單、調度命令、出站調車等數據具體內容，判斷地面與車載相關設備是否正常；分析車載主機與查詢主機的通訊數據，判斷鏈路“車載主機-查詢主機-能量線-車載天線-通信線-查詢主機-車載主機”是否正常；分析車載主機與LKJ的通訊數據，判斷LKJ相關設備是否正常運行。

輔助診斷：主要針對地面主機、車載主機、查詢主機、UPS等設備指示燈進行描述，輔助分析故障。

系統設置：主要針對該系統的頻點、波特率、功率進行設置等。

3 系統調試

硬件調試：系統供電正常；開關機等基本操作正常；面板指示燈根據反應實際情況；數傳單元能正常收發數據；CAN通信正常；RS232、RS485通信正常等。

軟件調試：比硬件調試復雜，根據前期的需求、概要設計、詳細設計等完善系統功能，逐步調試，直到完全符合設計要求。

經過不斷的調試，最終建立比較完善的系統界面，實現判斷STP系統相關設備的工作狀態，以達到診斷設備故障的目的。

4 結束語

在系統設計過程中，成功解決上位機與下位機的數據連接通信，對系統的模塊化編程、數據歸一化處理等問題，使本人在知識專業技能方面得到進一步擴展，同時增強了分析和解決通信數據的處理能力。