基于ARM的机车运行监控装置的设计
摘要
随着铁路运输的发展，机车行驶的安全性已经变得越来越重要。机车运行状态实时监控系统是在分析我国铁路设施状况和运输实际需求的基础上，提出的一种以保障列车运行安全为主要目的的列车运行状态采集控制装置。
本课题主要论述了基于ARM-uClinux的嵌入式系统解决方案，嵌入式系统面向特定应用系统、软硬件高度可定制性、内核精简、实时性可靠性高等特点，满足本系统的设计需要。
在硬件设计上，文中详细介绍了监控记录模块、模拟量输入／输出电路、数字量输入电路、数字量输入／输出电路、通信电路、主电源系统、过压抑制板等几大组成部分的具体设计与实现方法，并给出了详细的原理图。
在软件设计上，本文首先介绍的交叉编译环境的建立和操作系统的移植，以此为基础论述了机车状态控制功能的软件设计，主要包括机车速度的判别与处理和运行状态中色灯信号的处理等。随后又讲述了扩展部分软件：GPRS无线传输和人机交互界面的设计与实现。
研究证明，本文提出的方案和设计具有保障铁路交通安全等很强的现实意义，同时具有进行后续研究的价值。
The safety of running train is becoming more and more important as the development of railway. The Locomotive Monitoring and Controlling Device is an monitoring and controlling device which is designed after analyzed the condition of railway device and actual requirement of our country, the purpose of design is to make sure the safety of railway transportation.
The paper use ARM-uClinux as the system platform, this embedded system could be make used to special condition, and it's hardware or software could be modify and they are simple, the requirement of real-time could be satisfied by them.
About the hardware design, paper make a description of monitor and recording section, the circuit of analog data I/O,digital data input, digital data I/O sampling, communication, the main power supply and the overpressure restrains board.
About the software design,The page first describe the build of the crossing compile environment and the transplant of the uClinux operating system. Then the article describe the software design of the running control process which including the speed judgement and the dispose of train light signal.Finally,the page give the design of GPRS wireless communication programme and Human-computer interaction interface.
Based on my study,this project have a great meaning in the safty of railway traffic,and worth continuing study.
本课题主要论述了基于ARM-uClinux的嵌入式系统解决方案，嵌入式系统面向特定应用系统、软硬件高度可定制性、内核精简、实时性可靠性高等特点，满足本系统的设计需要。
在硬件设计上，文中详细介绍了监控记录模块、模拟量输入／输出电路、数字量输入电路、数字量输入／输出电路、通信电路、主电源系统、过压抑制板等几大组成部分的具体设计与实现方法，并给出了详细的原理图。
在软件设计上，本文首先介绍的交叉编译环境的建立和操作系统的移植，以此为基础论述了机车状态控制功能的软件设计，主要包括机车速度的判别与处理和运行状态中色灯信号的处理等。随后又讲述了扩展部分软件：GPRS无线传输和人机交互界面的设计与实现。
研究证明，本文提出的方案和设计具有保障铁路交通安全等很强的现实意义，同时具有进行后续研究的价值。
The safety of running train is becoming more and more important as the development of railway. The Locomotive Monitoring and Controlling Device is an monitoring and controlling device which is designed after analyzed the condition of railway device and actual requirement of our country, the purpose of design is to make sure the safety of railway transportation.
The paper use ARM-uClinux as the system platform, this embedded system could be make used to special condition, and it's hardware or software could be modify and they are simple, the requirement of real-time could be satisfied by them.
About the hardware design, paper make a description of monitor and recording section, the circuit of analog data I/O,digital data input, digital data I/O sampling, communication, the main power supply and the overpressure restrains board.
About the software design,The page first describe the build of the crossing compile environment and the transplant of the uClinux operating system. Then the article describe the software design of the running control process which including the speed judgement and the dispose of train light signal.Finally,the page give the design of GPRS wireless communication programme and Human-computer interaction interface.
Based on my study,this project have a great meaning in the safty of railway traffic,and worth continuing study.
引文
[1] 杨志刚主编．LKJ2000型列车运行监控记录装置．北京：中国铁道出版社，2003
[2] 杨志刚主编．列车运行监控记录装置．北京：中国铁道出版社，1999
[3] 徐盛火．监控装置速度控制模式的探讨．机车电传动，1999(2)：42-45页
[4] 高亚举，孙中央．列车监控装置制动模式曲线设计．铁道机车车辆．2002(02)：1-7页
[5] 林刚．列车运行监控记录装置的方案设计．中国科技信息．2006(02)
[6] 曹桂均，林通源．调车机车监控记录系统的研究与试验．铁道学报．2004，6：55-61页
[7] Goodman CJ, Dong BT, Modification to Incorporate ATP into Multrain Simulation, Birminghan University, 1992
[8] Kenji Keure, Control System for Controlling the Output Power of a Power Train, US: 5377110, 1992
[9] PengQiyan, LiXinghong, ZhuZhiguo, Research on Optimization of Selection of Train Passing Routes and Division of Shunting Work in Railway Hub, Journal of Southwest Jiaotong University, May 1995, 3: 71-79P
[10] 王奇．LKJ-2000型列车运行监控记录装置的可靠性与安全性设计．机车电传动．2001，5(9)：26-29页
[11] 孙中央．机车监控装置制动模式曲线参数设计．中国铁路．2000(7)：18-20页
[12] 郭爱波．机车速度监控装置的研制．机车电传动．1994(3)：7-12页
[13] 周立功等编著．ARM嵌入式系统基础教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005
[14] 周立功等编著．ARM嵌入式系统实验教程(二)．北京：北京航空航天 大学出版社，2005
[15] 周立功，陈明计，陈渝著．ARM嵌入式LinUX系统构建与驱动开发范例．北京：北京航空航天大学出版社，2006
[16] 胥静主编．嵌入式系统设计与开发实例详解—基于ARM的应用．北京：北京航空航天大学出版社，2005
[17] 李岩，荣盘祥编著．基于S3C44BOX嵌入式uCLiNUX系统原理及应用．北京：清华大学出版社，2005
[18] 田泽编著．嵌入式系统开发与应用．北京：北京航空航天大学出版社，2005
[19] (美) 雅默(Yaghmour，K．) 著；韩存兵，龚波改编．构建嵌入式LinUX系统．北京：中国电力出版社，2004
[20] 孙纪坤，张小全编著．嵌入式LinUX系统开发技术详解：基于ARM．北京：人民邮电出版社，2006
[21] 陈渝，李明，杨哗等编著．源码开放的嵌入式系统软件分析与实践：基于SkyEye和ARM开发平台．北京：北京航空航天大学出版社，2004
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[23] 陈兵．列车运行监控记录装置的研制．武汉大学硕士学位论文．2003．10
[24] 张俊峰．基于ARM芯片的机车制动监测系统研究．武汉理工大学硕士学位论文．2004．11
[25] 何志国．基于ARM的机载数据采集系统研究．西安科技大学硕士学位论文．2006．4
[26] 杨前华．基于GPS／GPRS的车载记录仪系统．南京理工大学硕士学位论文．2006．6
[27] 刘长海．基于ARM和uClinux的嵌入式系统的研究和开发．河北大学硕士学位论文．2006．6
[28] 谭浩强著．C程序设计．北京：航空航天大学出版社，1991
[29] Ganssle Jack G. The art of Programming Embedded Systems. San Diego: Academic Press, 1998
[30] 张国峰等著．C++语言及其程序设计教程．北京：电子工业出版社，2001
[31] 王田苗主编．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2002
[32] 王学龙主编．嵌入式Linux 系统设计与应用．北京：清华大学出版社，2001
[33] 王华，向军，方可燕编著．Linux 从入门到精通．北京：中国水力水电出版社，2000
[34] 彭晓明，王强编著．Linux核心源代码分析．北京：人民邮电出版社，2000
[35] 陆宝格等．如何编译 uClinux 内核．单片机与嵌入式系统应用．2002
[36] 崔亦飞，于建勇，张涤华．多功能数据采集系统原理．微电子学与计算机．2002 (3)：38-40页
[37] 吴春华．基于嵌入式ARM和uClinux 的嵌入式系统构建．浙江大学硕士学位论文．2004
[38] 袁太生，张素琴．嵌入式系统软件移植浅析．太原大学学报．2003(4)：37-39页
[39] 何小艇．电子系统设计．杭州：浙江大学出版社，2001
[40] 冯世奎．基于ARM的Linux嵌入式系统移植的研究与应用．电子科技大学硕士学位论文．2006
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[43] ARM Limited. Development Guide. 2000-2001
[44] http://vww.uclinux.org
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