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城市轨道交通乘客信息系统中信号处理单元设计
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2020-10-17
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城市轨道交通乘客信息系统中信号处理单元的设计主要是为了解决PIS(Passenger Information System)系统与列车计算机网络的通信问题,以及PIS系统中不同模块之间通信问题,在PIS系统中具有关键作用,并具有重要的研究价值。选取AVR单片机作为主控芯片,针对信号处理单元所要实现的功能,提出了针对RS485串行接口通信及并行接口通信的解决方案,并且实现了数据处理功能及对其他模块的信号控制。
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城市轨道交通乘客信息系统中信号处理单元设计城市轨道交通乘客信息系统中信号处理单元设计
城市轨道交通乘客信息系统中信号处理单元的设计主要是为了解决PIS(Passenger Information System)系统
与列车计算机网络的通信问题,以及PIS系统中不同模块之间通信问题,在PIS系统中具有关键作用,并具有重
要的研究价值。选取AVR单片机作为主控芯片,针对信号处理单元所要实现的功能,提出了针对RS485串行接
口通信及并行接口通信的解决方案,并且实现了数据处理功能及对其他模块的信号控制。
摘 摘 要要: 城市轨道交通乘客信息系统中信号处理单元的设计主要是为了解决PIS(Passenger Information System)系统
与列车计算机网络的通信问题,以及PIS系统中不同模块之间通信问题,在PIS系统中具有关键作用,并具有重要的研究价
值。选取
关键词 关键词:
0 引言引言
本文研究背景选自上海轨道交通9号线车辆乘客信息系统(Passenger Information System,PIS)[1]国产化项目。PIS系
统在城市轨道交通中为乘客提供语音和文字等列车广播信息,对于列车运营和服务起很重要作用[2]。实现PIS系统国产化对于
地铁线路提高运营服务质量、降低设备维护成本也具有很重要的现实意义。
目前,上海地铁9号线的车辆采用国外某公司的列车控制系统,简称MITRAC[3],它由分散布置的输入/输出单元、高性能
的计算机、相应的控制和诊断软件以及统一的通信设施组成。本文针对国产化PIS系统项目中信号处理单元进行研究设计,首
先对MITRAC发给PIS系统的信号进行数据采集分析,然后设计信号处理单元,实现PIS系统与列车计算机网络MITRAC之间的
通信,并且对信号进行处理,实现对其他模块的通信和信号控制。
1 信号处理单元功能介绍信号处理单元功能介绍
列车计算机网络MITRAC发送给PIS系统的信号,由司机室激活信号、自动广播/可视信息激活信号、站台码以及车辆编码
等信息组成[4]。其中站台码是一个16位的无符号整型数,具有唯一性,用于触发播放相应的语音广播信息和列车客室内LED
文字信息。信号处理单元需要实现MITRAC与PIS系统之间的有效通信,并且处理相应的信号数据,提取出站台码,并把站台
码作为控制信号发送给其他控制单元。
MITRAC与PIS的通信接口为RS485接口,信号处理单元需要设计与RS485接口相匹配的接口来实现与MITRAC的通信[5-
6]。MITRAC使用列车控制专用通信协议WELNET,数据传输速度为19 200 b/s,数据形式为8个数据位、1个停止位、无奇偶
校验[7]。MITRAC发送给PIS系统的实际信号数据由本文设计的专用数据采集工具采集分析获得。
如图1所示,信号处理单元的功能如下:
(1)通过RS485接口实现信号处理单元与MITRAC之间的通信,信号处理单元从MITRAC接收的数据中提取出站台码;
(2)信号处理单元以并口的信号形式把站台码发给数字语音报站器DIAS[8-9],控制播放相应音频信息;
(3)通过RS485接口信号处理单元把站台码发送至列车客室LED显示控制器,控制显示相应文字信息。
下面以上海地铁9号线杨高中路站→佘山站这个运营区间为例,对MITRAC发送给PIS系统的数据进行分析,当播报下一站
是世纪大道站时,MITRAC发送的数据信息如图2所示,数据以16进制编码显示。
当MITRAC发送给PIS系统发送列车广播控制信息时,图2中第一行阴影部分编码值从十六进制数0X0000变成第二行数据
0X01B3,其中0X01B3是世纪大道站的站台码,十进制数为435,此站台码作为控制相应音频信息和LED显示信息的信号,在
播放世纪大道相应音频和文字信息时站台码值始终保持不变,当接收到下一站的站台码时,相应的音频信息和LED显示信息也
随之改变。
2 信号处理单元硬件设计信号处理单元硬件设计
首先为信号处理板设计相应的硬件接口实现硬件连接,其中包括两个RS485接口和一个多路的并行接口。
2.1 主控电路设计主控电路设计
本文采用的主控芯片ATmega128是ATMEL公司的一款高性能、低功耗的AVR 8位微处理器,具有128 KB的系统内可编程
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