【《某机车监控系统的硬件和软件设计案例》6300字】

某机车监控系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u31794某机车监控系统的硬件和软件设计案例 125065第1章机车监控系统软件设计 1300201.1系统软件平台及主要功能模块 166891.2主程序流程 2187971.3无线数据传输及通信协议 2291371.1.1TCP/IP协议概述 4261131.1.2数据格式 4206801.1.3帧头格式 519483第2章机车监控系统硬件设计 9128322.1硬件方案设计 959582.1.1电源电路 1011862.1.2晶振和复位电路 11324672.1.3SDRAM接口电路 12162262.1.4机车GPRS通信接口电路 13200952.2机车车载终端的硬件结构 14第1章机车监控系统软件设计1.1系统软件平台及主要功能模块机车检测系统的软件设计，包括单片机主程序系统设计、速度检测模块设计、看门狗复位模块的设计、无线检测通信模块的设计、时钟模块、数据存储模块的设计以及液晶模块的设计等。汽车的车载终端是嵌入式系统，嵌入式系统的优缺点在于嵌入式作业系统的选择。嵌入作业系统(embeddedoperatingsystem,eos)是嵌入系统的操作系统。通常我们指的说它是与电脑底层系统硬件密切连接相关的一种驱动程序和应用软件,它们主要包括与系统间的内核、装置间的驱动程序接口、通讯网络协议、gui、标准化的网页浏览器等大量量的应用程序。嵌入式的软件作业系统,对所有软、硬件资源都可以进行了合理分配、任务调度、控制和调整。它直接性地反映了一个集成系统的基本性质,需要我们通过对若干个集成模块文件进行自动加载或者进行卸载。在移动嵌入式应用程序领域广泛应用的各种移动客户端软件操作系统主要类型有移动嵌入式linux、嵌入式windows、vxworks等,以及广泛安装在移动智能手机和移动平板笔记电脑上的wiandroid、ios等。本通用操作系统的硬件整体功能软件设计主要基于一个windowsxp的通用嵌入式操作系统(xpe)进行的。1.2主程序流程系统中的主要程序主要包括主程序，如主程序、主文件和宏处理器中断程序。当主程序在重置后处理数据时，它会初始化系统，进行键盘扫描，并调用相应的菜单。在正常工作中，我们进入巡航系统。首先定义国旗位G-1的值。你可以通过评估它的意义来确定。看看航天飞机是开始工作还是突然关闭。如果电源被切断，跳过系统日志，直接进入扫描屏幕。当你进入检测屏幕时，速度被定义和评估，状态被记录下来，如超速，无线信号/接收被用来确定附近车辆的存在。系统的各个层次结构主要包括数据信息收集层、数据信息传递层、数据信息处理层和柴油发动机的运行状况展示层4个功能部分所组成REF_Ref10160\r\h[11]。1.3无线数据传输及通信协议在串行通信中，通信双方应该采用相同的波特率以确保通信成功。GPRS无线通信网络同时确定以TCP/IP协议为基础。MCS-51单片机的串行口有好几种种不同的工作状态方式，可以通过编程来抉择。GPRS模块主要使用机车参数并接收本地控制设备的命令，是对以前使用设备通过驱动程序的监控系统的改进。向机车的数据传输可以采用轮询或中断连接两种通信方式，通常系统每隔五秒定时发送一次。在系统规定的数据周期执行期间获取并存储本地数据，然后导致时间步中断、分配代码使用以及与at命令的数据连接状态。如果数据仍然可以等待，它可以将加密连接到现场中心。数据发送成功后，进入在线命令，考虑到移动无线网络传输的信号质量，系统需要配置回呼系统，回呼系统最多重试3次。REF_Ref10235\r\h[12]机车延时数据传输程序如图3-1所示。图3-1数据传输1.1.1TCP/IP协议概述TCP/IP协议用于在不同网络之间传递消息的协议包括允许在不同网络之间传递消息的协议。它不应该只是一个TCP/IP约定，将TCP和IP视为不超过两个约定，而是作为一个基于FTP、SMTP、TCP、UDP和IP等约定的协议，它只被命名为TCP约定和IP约定，这是最常见的TCP/IP约定。TCP/IP，或数据传输协议，也称为网络协议。它是Internet上使用的最基本的通信协议。TCP/IP协议管理Internet不同部分之间的通信标准和方法。TCP/IP也是确保数字数据及时完整传输的两个主要协议。TCP/IP协议在技术上是一个四层体系结构，包括功能层、转换层、网络层和数据链路层。TCP/IP是一种IP协议，它是Internet上的主要约定，包括以下领域的主要协议：Telnet、FTP和SMTP。它们被设计为从传输层接收数据，以及从传输层按请求以各种方式传输数据；它们是具有UDP和TCP协议的大文件，即当用户将其连接到平台和内部数据网络以提供隐身文件和数据交换时；网络层的关键协议有ICMP、IP、IGMP，主要在互联网上传输数据包；在称为网络接口或数据链路层的浏览Internet的楼层上，主要约定是ARP和RARP，主要功能是强制执行不良连接管理。REF_Ref10343\r\h[13]列车控制设备被分配到每个模块上的设备地址，左边是偶数，右边是奇数。，如下表3-2所示：模块地址模块地址控制器17，16AIO模块5，4事故状态记录器15，14DI模块3，2显示器13，12DIO模块1，0地面处理模块11，10预留18~29通信模块9，8初始化地址30GPS模块7，6广播地址31表3-2地址分配表1.1.2数据格式数据格式采用小端模式，高字节在后，低字节在前如下表3-3所示：Word低字节高字节DoubleWord低字节次低字节次高字节高字节表3-3数据格式表1.1.3帧头格式机载监测系统中使用的控制器是SlI1001001517，它具有杂质过滤功能。你必须从杂志标识符的特定部分获得日志。为了充分利用这一机会，该合同赋予轮胎上的每个节点一个独特的地址。然后设定一些比特的idc杂志杂志和源地址为编制报告。控制器可以使用目的地地址的功能来过滤消息，只接收一个总线节点的消息，并阻止其他节点的消息。REF_Ref10467\r\h[14]如下表3-4所示：ID28ID27ID26ID25ID24命令号（CMD）ID23ID22ID21ID20ID19ID18ID17ID16目的地址（DA）源地址（SA）ID15ID14ID13ID12ID11ID10ID9ID8源地址（SA）确认标识冗余序号ID7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0结束标识帧序号表3-4帧头格式表(1)命令号利用命令号标记不同的数据类型，除事件型数据外其它非周期性数据都需要应答端返回确认信息。0x01:确定传输绝缘字节0x02:不确定的传输轨道信号0x03:确定的传输键盘按键0x04:确定的语音消息0x05:确定的实验消息0x06:确定的握手信号0x07:确定的断开握手信号0x10:确定的CPU强准时数据0xl1:确定的CPU弱准时数据0x12:不确定的CPU限时数据0x13:不确定的I/O传输数据0x14:不确定的模块自建信息0x15:不确定的时间同步标准0x16:不确定的经纬度0x17:不确定的事件类型方式0x18:发送地址获取数据0x19:总线模块发送状态信号0x1A:模块版本管理0xlB:不确定的数据库请求更新0x1C:不确定的故障诊断信息0xID:不确定的各模块版本信息0x1E:显示器向主机查询地面基础数据状态(2)确认标识确认符号用于消息中，以返回确认信息。如果接收器必须发送确认信息，它必须在收到数据后5毫秒内发送确认信息。否则，发送者将返回数据。控制信息中的验证标记总是0。确认标记总是I，但细节，除了框架头，必须符合订单。确认信息是通过模块发送的，而不是备份。(3)冗余序号备份冗余序号用于处理A和b轮胎上的备份数据，发送端在发送报告时，将发送端添加到先前发送到该地址的数据包序列上的冗余号作为冗余号的值。数字值是周期性变化从0到5。接收数据时，接收方将传输端的所有冗余数据存储在传输端，当接收包的冗余号码与保存的冗余号码相匹配时，接收方将其视为冗余数据并将其丢弃。如果它们不匹配，就成功地处理好包，写下一个新的备用号码。(4)写事件写事件报文协议如下图3-5所示:③ ① ④ ② ··· ⑤图3-5写事件第一步①:发件人发送了一个qv消息，与此同时相关的qv信息被添加到日志中。第二步②:在响应端接收到终止消息后，在5毫秒内返回确认链接的消息，该消息包括连接的响应状态，以及在此期间联合当事人的传输信息。第三步③:由于上述两个步骤，启动方和响应方完成了接触。如果发起人收到消息确认连接，并同意建立连接，发件人就开始向被告发送信息。第四步④⑤:正常工作后,发送数据时,会引起一边回答一边发送关于脱离接触,而解耦接到报告后,回应各方回到报告确认脱节和最后报告事件。创建和发送的过程已经完成。然而，如果通信过程中出了什么问题，你可以发出断开连接的信息来报告。(5)读事件读事件报文协议如下图3-6所示: ① ··· ④ ② ③ ⑤第一步①:发起者发送消息说接触的开始，包含了连接请求的信息。第二步②:在收到联系开始报告后，被告人在5毫秒内发出回复，确认接触开始，其中包括被告对建立联系的反应和有关通信传输的部分信息。第三步③:由于上述两个步骤，起诉者和被告在接触开始时完成了互动。当被告发出确认联系的信息时，他会立即向发件人发送信息。第四步和第五步④⑤:在正常情况下，当发起人收到最后一组数据时，他会向被告发出关闭的信息。收到断开连接的消息后，应答器将发送确认断开连接的消息，阅读事件的发送过程将完成。然而，当通信中断时，任何一方都可以发出断开连接的信息，宣布连接失败。REF_Ref10467\r\h[14]。

第2章机车监控系统硬件设计2.1硬件方案设计机车监控的主要部件由ARM处理器及其外围驱动、模拟I/O、彩色信号输入、数字I/O电路、通信电路、主要功率元件和压力开关控制组成。。REF_Ref10532\r\h[15]系统中列车运行通过触发压力信号采集器传出数据来确定列车位置信息。arm采用一个嵌入式s-3c44b0x处理器来作为cpu,主要由场线数据存储与调用、启动数据盘点、运动控制及实时计算机等部分组成。jtag的主要功能是由罐模块、应用程序及其中的数据库和信息存储、输入和输出的CCTS、通信模块和JTAG断点。s3c44b0x是日本三星公司研发和生产的高性价比arm7tmdi芯片,其特点是它集成了众多片内外围控制电路,如"缓存8k字节;"。"发光屏达到66兆米;"是一种支持fp/ed0/sdram的外部存储器和控制器;1个lcd控制器,256色stn,网络控制单片dma;4个内含外部请求的dma,2个具有16字节FIFO的相同互连,一个IrDA1.0;细节有关联。1个内部看门狗定时器;71个通用节点I0,多种类型电脉冲的电流控制;8ADCADC。实时时钟;事情有效。模型馈送仿真现在已准备好接收机车速度和压力信号。电压信号由通过主电源电路的15V型TQG14压力传感器提供。压力信号通过并联电路（带有A/D转换）传输到记录仪。测量速度时，使用TQG15型温度传感器，类似于压力记录。它模拟用于控制两线温度的输出开关。模拟指示器产生从0到20mA的电流。指定执行摩托车信号输入的颜色接收和机车系数。U.B.50V摩托车电源输入，由普通摩托车模块制成。157.使用6.570v之后的交叉数作为交叉数。轨道。控制单元以电子方式将来自摩托车的脉冲以数字形式发送到控制模块，摩托车具有用于摩托车信号的前照灯。微调模块经压力抑制模块处理后插入数字I/O电路。开关3被广泛使用，输出控制走出刹车，反过来紧急刹车控制去1常用于平层起断电、阻风、减慢绞车速度。他们通常会断开通常为牵引继电器充电的排气传感器。它们通常可以将截流阀远离螺旋桨。当电力机车的主开关不能立即启动时，紧急制动器的释放是由所连接的输出电压来实现的。通信方案主要由网络和GPRS组成。矩阵连接接两轮rr-232，主要配合TAX2使用。无线GPRS通讯允许接收列车监控数据到监控中心并接收来自外部的无线电信号。基本的供电系统是一个AWP，带有I/O系统的压力、速度、继电器备件，一个内置/输出开关，模拟隔离放大器、AD/DA微电路的供电。这将达到157.680v。REF_Ref10584\r\h[16]系统硬件框架图如图4-1所示：图4-1硬件框架图2.1.1电源电路S3C44B0X，嵌入式处理器需要两种不同的1.3V和2.55V电源。首先，整个系统的电网两端都有稳定的5V电压。使用5V电流可以将5V电流更改为1.3V和2.5V电压，分别使用LM1117-1.3和LM1117-2.5低压差电源芯片进行转换。LM1117系列LDO芯片输出电流可达800mA，输出电压精度高，稳定性好，还具有电流限制和热保护功能，广泛应用在手持式仪表、数字家电和工业控制等领域REF_Ref10669\r\h[17]。图4-2为1.3V转换电路。图4-2电源电路2.1.2晶振和复位电路晶振射频电路时钟是一种主要用来给出acpu和其它射频电路中的输出信号工作的射频时钟。根据一个s3c44b0x的最高晶振工作频率以及两个pll晶振电路的实际晶振工作量和运行频率方式,选取10mhz的晶振,l0mhz的最高晶振工作频率在经过一个s3c44b0x片内的两个pll晶振电路的高倍频后,最高晶振工作频率最高可以直接实现66mhz。片内的PLL电路兼有频率放大和信号提纯的功能,因此,系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率,以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。晶振控制电路结构如图2.2所示。其中图(a)表示为s3c44b0x的系统时钟晶振控制电路,图(b)表示为rtc时钟晶振控制电路REF_Ref20519\r\h[18]。图4-3晶振电路复位控制电路主要是在电控系统中主要用来实现系统的按键上下行断电复位及系统正常运行工作过程中对系统用户各个按键位置进行自动复位等各种功能。或者是操作系统整个过程周期中的一个长期重复工作周期,将系统连接到系统或在系统运行时控制循环。然而,即使系统需要一个不太复杂的系统,多元逻辑也是有保证的。本系统主要采用较简单的rc复位电路,其中的复位控制电路结构如图2.4所示。图4-4复位电路2.1.3SDRAM接口电路与Flash存储器相比较,SDRAM不具有掉电保持数据的特性,但其存取速度大大高于Flash存储器,且具有读/写属性,因此,SDRAM在系统中主要用于程序的运行空间,数据及堆栈区。当系统启动时,CPU首先从0x0000000处读取启动代码,在我们已经自动完成了对系统的数据初始化后,程序代码一般都设定是在需要自动调入新的sdram中之后才能正常投入运行,以进一步提高整个系统的数据运行管理效率,同时,系统及其他用户的数据堆栈、运行期等数据也都被自动安装到新的sdram中。sdram,它具有对于单元存储空间内部电子存储器的占用容量比较多、价格低廉等诸多优点,己被广泛地可以应用于各种类型嵌入式操作系统中。SDRAM的存储单元可以理解为一个电容,总是倾向于放电,为避免数据丢失,必须定时刷新。因此,要在系统中使用SDRAM,就要求微处理器具有刷新控制逻辑,或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路。S3C44B0X芯片及其他一些ARM芯片在片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑,可方便的与SDRAM接口。HY57V641620引脚定义如下:A0~A11:地址总线。行地址:a0~a11;列表地址:a0~a7;自动预充电的标志:A10。DQ0~DQ15:数据总线。数据输入输出引脚。clk:定时作为控制芯片的一个时钟信号输入。cke:片内对一个时钟内的信号波动进行实时控制。cs:片选。禁止或解除限制信号使用户能够同时接收除ckclk、cke及ckdqm外的全部一个输入输出信号。bao、ba1:各命题小组根据地址的顺序选取。适合于使用于片内4个人的分组。ras、cas、we:行列表地址自动锁定保存、列表书写文件的行地址绑定锁存、书写文件使用功能。ldqm、udqm:对所有数据机的i/o端口进行屏蔽。在支持阅读和写模式下时它可以自动控制所有输入输出缓冲、在读和写阅读模式下甚至可以自动屏蔽所有输入缓冲数据REF_Ref20565\r\h[19]。SDRAM地址分配如图4-5所示：BANK6开始地址0xC0000008MB结束地址0xC7FFFFF图4-5SDRAM地址分配表2.1.4机车GPRS通信接口电路GPRS机车连接可以作为运行参数的起点，例如机车监控系统收集的数据和传输到地面监控系统的当前交通状况，以方便监控和分析当前列车情况，进一步提高危险的安全性。本系统中短消息的发送、接收和配音是通过无线方式进行的。大多数当前现有的车辆监控系统都设计为通过