兼容型GYK模拟运行试验装置的研制

2016-03-28西安铁路局电务处

上海铁道增刊 2016年4期

关键词：试验装置插件键盘

杨成西安铁路局电务处

兼容型GYK模拟运行试验装置的研制

杨成西安铁路局电务处

轨道车运行控制设备（GYK）是铁路行车安全装备，为提高技术人员测试效率，针对广泛应用的不同厂家的GYK设备存在的差异，开发兼容型试验装置，实现GYK软件以及揭示信息模拟试验一体化测试。

轨道车；控制；测试

1 引言

轨道车运行控制设备（以下简称GYK）采用地面数据预先存储，运行中按交路调用，揭示数据发车前读入，运行中检索调用的数据车载模式，GYK地面数据和揭示数据在使用前均需进行运行模拟测试，目前GYK主机厂家产品软、硬件均不兼容，本文探索一种兼容不同厂家GYK运行试验环境的单一模拟运行试验装置关键技术的实现方法。

2 技术关键

2.1 主控记录插件的兼容问题

GYK主控记录插件CPU目前选用的有ARM7LPC2468、ARM9 S3C2440两种芯片，研制开发测试装置采用2个独立插槽切换使用的方式，在测试不同厂家GYK设备时，通过切换开关实现选型。

2.2 人机界面屏幕和键盘共用问题：

各厂家GYK人机界面核心板选用的有Intel PXA270、S3C2440两种系统模块，共同点是与彩色液晶屏的接口兼容，因此测试装置采用两个DMI核心板通过切换方式共用同一个液晶屏。同时GYK键盘内部编码有 4×6、3×8两种矩阵，需要各自独立的扫描电路，可以通过使用中切换实现兼容。

2.3 模拟运行条件问题

GYK主控记录插件一种是通过信号发生器电路接收模拟运行所需要的速度、压力信号，另一种通过CAN通信接收模拟运行需要速度、压力信号，测试装置。

3 技术实现

3.1 系统硬件总体构架

测试装置系统总体构架见图1所示，虚线框内部分是测试的2类GYK的基本运行系统，在装载控制程序和数据后，运行情况与GYK车载系统完全一致。虚线框外部分是模拟器控制操作及模拟运行条件发生系统。

图1 模拟器系统硬件示意图

3.2 模拟器信号控制插件

3.2.1 MPU系统

信号控制插件的MPU使用NXP公司的ARM7 LPC2294，该芯片集成度高，接口丰富，能够以比较紧凑的硬件系统完成模拟器上述功能，如：

（1）内置4通道CAN通信控制器，可以无需外加CAN控制器芯片和晶振，即可实现与GYK的CAN通信功能。

（2）内置6通道脉宽调制器（PWM），输出模拟速度传感器方波可软件控制频率、占空比和相位。

（3）内置串行外设接口（SPI）总线，只要3线就可控制数模（D/A）转换输出，用以模拟压力传感器信号。

以压力信号发生为例，介绍信号控制插件输出模拟运行条件的原理。

3.2.2 压力信号发生电路

通过信号发生器电路接收所需的压力信号是2路（0-20）mA电流量,由D/A+V/I转换电路产生，如图2所示，U20 (TLV5638D)是TI公司12位D/A芯片，通过SPI总线很方便与MPU接口，工作在从机状态，MPU作为主机，D/A转换命令、数据均通过三根信号线实现，SSEL从机选择，是U20的片选信号，由MPU发出，低电平有效，当MPU需控制多个SPI总线器件时，对每个器件的操作由片选信号控制。 SCK SPI串行同步时钟，由MPU发出，是数据传输的时基。MOSI主机输出从机输入，是MPU发送U20接收的串行数据信号。U20按MPU控制输出2路DC（0～5）V电压，经U4构成的电压/电流转换电路变成（0～20）mA电流量，表示（0～1000）kP压力信号。U4（LM258）是NS公司低失调电压大电流运放。

图2 压力信号发生电路

信号发生器电压/电流转换电路原理如下：

根据运放原理：Ub=((R6+WR2)/(R6+WR2+R9))U' R6+WR2等于R9，则：Ub=U'/2

根据运放原理：Ua=(Ui-Uo)/(R4+R10)*R10+Uo R4=R10，Ua=(Ui+Uo)/2

由于R10很大，则：Ua=Ub；Ui+Uo=U'

压力1输出电流：I=(U'-Uo)/R12=Ui/R12

综合上述表明：当R6、WR2、R9参数匹配后，输出电流是一个正比例于D/A输出电压量，与负载大小无关。因此用软件控制U20输出电压，就能控制U4输出给主控记录插件的压力电流信号。

3.3 测试装置DMI键盘功能的实现

测试装置DMI键盘硬件采用4×6矩阵薄膜按键，GYK在该模式工作时完全由键盘扫描电路获取键值发送给DMI核心板，GYK在3×8模式工作时，将扫描键值转换成相应格式发送到DMI核心板，转换处理电路由NXP公司的ARM7 LPC1114实现，如图3所示，U21由4位I/O口PIO3_0-PIO3_3工作在输出状态，完成键扫描输出，6位I/O口PIO2_0-PIO2_5工作在输入出状态，完成键扫描读入，处理后转换成相应的数据格式，通过异步串行口TXD,RXD与DMI核心板通信，完成测试装置键盘输入功能。