基于ARM的机车运行监控装置的设计

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 机车监控装置的主要特点
• 1.3 国内外研究与发展现状
• 1.4 论文主要研究工作
• 第2章 机车监控相关知识
• 2.1 轨道电路、列车闭塞、机车信号
• 2.2 影响列车运行的因素
• 2.3 速度监控的基本原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 机车监控系统总体设计方案
• 3.1 机车监控装置功能分析
• 3.1.1 监控装置主要功能
• 3.1.2 采集与控制信号分析
• 3.2 系统软硬件方案设计
• 3.2.1 硬件方案设计
• 3.2.2 软件方案设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 机车监控装置硬件设计
• 4.1 ARM系统外围电路设计
• 4.1.1 电源电路
• 4.1.2 晶振与复位电路
• 4.1.3 Flash存储器接口电路
• 4.1.4 SDRAM接口电路
• 4.1.5 串行接口电路
• 4.1.6 以太网接口电路
• 4.1.7 键盘接口电路
• 4.1.8 LCD接口电路
• 4.1.9 JTAG接口电路
• 4.2 机车模拟量输入/输出电路设计
• 4.2.1 机车模拟量输入电路
• 4.2.2 机车双针表驱动电路
• 4.3 机车色灯信号输入电路设计
• 4.4 机车数字量输入/输出电路设计
• 4.4.1 机车工况信号采集电路
• 4.4.2 机车开关量输出电路
• 4.5 机车 GPRS通信接口电路
• 4.6 机车系统电源电路
• 4.7 机车过压抑制板
• 4.8 本章小结
• 第5章 机车监控装置软件设计
• 5.1 嵌入式 Linux系统的软件构架
• 5.2 Bootloader的设计
• 5.2.1 BootLoader程序概念
• 5.2.2 BootLoader程序框架结构
• 5.3 uCLinux的移植
• 5.3.1 uCLinux交叉编译环境的建立
• 5.3.2 uCLinux内核的配置与编译
• 5.4 机车速度监控部分程序设计
• 5.4.1 监控装置软件模块功能与划分
• 5.4.2 监控装置各功能模块的设计
• 5.5 GPRS通讯部分程序设计
• 5.6 LCD显示部分程序设计
• 5.7 系统可靠性设计与调试
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 机车运行监控装置硬件原理图