高 峰，馮 明

（沈陽鐵路信號有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110025）

1 引言

隨著我國鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，為了保證列車行車安全，鐵路電務(wù)系統(tǒng)對信號設(shè)備的需求和依賴程度日漸增多，與此同時對信號設(shè)備的質(zhì)量、和可靠性、穩(wěn)定性的要求也日益嚴(yán)苛。因此保證產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“零缺陷”是企業(yè)發(fā)展的重中之重。

DS6系列動態(tài)驅(qū)動單元盒由兩種產(chǎn)品組成，分別為DS6-DTH2型動態(tài)驅(qū)動單元盒和DS6-DTH2-TW型駝峰動態(tài)驅(qū)動單元盒，兩種動態(tài)驅(qū)動單元盒工作機(jī)制相同，只在控制信號輸入和公共信號的端子定義上不同。兩種動態(tài)驅(qū)動單元盒分別適用于DS6-11型聯(lián)鎖系統(tǒng)和TW2型駝峰控制系統(tǒng)接口設(shè)備，負(fù)責(zé)接收控制系統(tǒng)動態(tài)驅(qū)動信息，驅(qū)動JPXC-1000型偏極繼電器，控制相關(guān)設(shè)備動作（道岔、轉(zhuǎn)轍機(jī)等），每臺驅(qū)動單元盒可完成4組偏極繼電器的控制工作。為了保證動態(tài)驅(qū)動單元盒的可靠輸出和產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品在出廠前能夠順利完成相應(yīng)功能的電氣性能測試，因此開發(fā)設(shè)計(jì)了基于ARM技術(shù)的DS6系列動態(tài)驅(qū)動單元盒測試工裝，并完成了下位機(jī)軟件和上位機(jī)軟件的開發(fā)調(diào)試工作。

該套測試工裝通過上位機(jī)讀取產(chǎn)品條碼，選擇被測試產(chǎn)品類型，ARM芯片接收上位機(jī)的控制命令后，通過控制機(jī)制的選擇，切換單元盒控制信號輸入和公共信號端的選擇，使一套工裝可以滿足兩種產(chǎn)品的測試需求。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 測試電路原理

圖1 測試電路工作原理圖

以DS6-DTH2-TW型駝峰動態(tài)驅(qū)動單元盒的硬件測試電路為例進(jìn)行介紹，測試電路原理如圖1所示。該電路主要由信號發(fā)生器、偏極1000繼電器、驅(qū)動單元盒、數(shù)字秒表、A/B倒機(jī)電源及A/B機(jī)024V公共信號端等組成。驅(qū)動單元盒可接收8路控制輸入信號（A組4路、B組4路），輸出4組驅(qū)動信號，可控制4臺偏極1000繼電器動作。驅(qū)動單元盒的工作指標(biāo)主要表現(xiàn)在驅(qū)動單元盒的驅(qū)動下偏極1000繼電器的緩吸緩放時間的長短及驅(qū)動單元盒輸出電壓峰值的大小上，驅(qū)動單元盒的工作指標(biāo)如表1所示。

表1 駝峰單元盒主要技術(shù)指標(biāo)

2.2 測試工裝硬件組成

按照測試電路工作原理，以ARM芯片為核心設(shè)計(jì)了驅(qū)動單元盒測試工裝，該設(shè)備由電源輸入及電壓轉(zhuǎn)換電路、控制信號輸出電路、驅(qū)動輸出電路、ARM控制執(zhí)行電路及ARM外圍電路和上位機(jī)通信電路等組成。設(shè)計(jì)需要解決兩類單元盒測試信號切換、A/B 路工作電源切換、測試工裝下位機(jī)與上位機(jī)通信、控制信號驅(qū)動、采集等問題。測試工裝硬件工作原理框圖如圖2所示。

（1）電源輸入及電壓轉(zhuǎn)換電路。該模塊主要用于為整個測試工裝提供電源支持，電路設(shè)計(jì)時增加了測試柱，便于工作電壓的測量及調(diào)整，其工作原理如圖3所示。

圖2 驅(qū)動單元盒測試工裝工作原理框圖

圖3 工裝電源輸入及電壓轉(zhuǎn)換原理

圖4 控制信號公共端切換電路

圖5 驅(qū)動電源盒A/B 路工作電源切換電路

圖6 ARM芯片外圍電路

（2）控制信號公共端切換電路。該模塊用于完成兩類動態(tài)驅(qū)動單元盒公共信號的選擇切換，ARM通過控制TLP627光耦的導(dǎo)通，來驅(qū)動DS2YS-DC5V繼電器動作，完成對兩類驅(qū)動單元盒公共信號選擇，其工作原理如4所示。

（3）驅(qū)動電源盒A/B 路工作電源切換電路。該模塊主要完成驅(qū)動單元盒A/B 路工作電源切換功能，用于檢測驅(qū)動單元盒在聯(lián)鎖或駝峰系統(tǒng)的A/B機(jī)倒機(jī)時，能否完成A/B控制信號的輸出，驅(qū)動偏極繼電器。

（4）ARM外圍電路。外圍電路主要由電源輸入端、232通信接口、看門狗復(fù)位信號等組成，其工作原理如圖6所示。

圖7 主函數(shù)流程圖

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 ARM程序設(shè)計(jì)

駝峰驅(qū)動單元盒測試工裝下位機(jī)程序完成的主要功能為：測量上位機(jī)指定通道的緩吸時間、緩放時間、輸出電壓參數(shù)，并將測量結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)。

主函數(shù)流程如圖7所示，程序在初始化和與上位機(jī)通信之后，進(jìn)入中斷模式，在串口中斷響應(yīng)函數(shù)中，對接收到的上位機(jī)命令信息進(jìn)行判斷識別，根據(jù)識別的結(jié)果來執(zhí)行相應(yīng)的程序，執(zhí)行完函數(shù)之后重新進(jìn)入中斷模式，等待上位機(jī)的下一次命令信息。

下位機(jī)軟件主要子函數(shù)的功能介紹如下。

（1）串口功能（中斷）。LPC2214提供了2個uart串口，本程序僅用uart0,中斷為串口接收中斷。串口uart0主要實(shí)現(xiàn)的功能為接收上位機(jī)發(fā)送的信息，并且依據(jù)已經(jīng)定義好的通信協(xié)議進(jìn)行判斷。如判定結(jié)果為真，向上位機(jī)發(fā)送正確標(biāo)志并跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的執(zhí)行函數(shù)，如判定結(jié)果為假，則向上位機(jī)發(fā)送錯誤標(biāo)志而并不執(zhí)行任何操作。

（2）通信函數(shù)在初始化函數(shù)之后，執(zhí)行通信函數(shù)。通信函數(shù)的功能為：依據(jù)既定通信協(xié)議，與上位機(jī)按既定順序收發(fā)數(shù)據(jù)，由于通信函數(shù)收發(fā)的數(shù)據(jù)具有先后順序，所以用查詢方式來應(yīng)用串口。除通信函數(shù)外，串口一律采用中斷方式。

（3）兩類單元盒測試切換函數(shù)。由于兩類單元盒在動態(tài)脈沖信號公共端、輸出端口管腳等有一些不同，所以在測試之前，需要上位機(jī)指定板卡的類型。程序流程圖如圖8所示。

圖8 單元盒切換函數(shù)流程圖

（4）電壓、緩吸時間測試函數(shù)。電壓、緩吸時間測試函數(shù)是本程序的核心，本函數(shù)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的通道信息（A1-A4、B1-B4）來執(zhí)行相應(yīng)的通道測試函數(shù)，執(zhí)行程序流程圖如圖9所示。

圖9 電壓、緩吸時間測試函數(shù)流程圖

3.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件在設(shè)計(jì)上使用VB語言進(jìn)行編程和建立函數(shù)調(diào)用關(guān)系，軟件在設(shè)計(jì)中解決了VB程序與下位機(jī)的CAN通信和excel表格的數(shù)據(jù)交互問題。軟件向用戶提供掃描槍掃描產(chǎn)品條形碼編號的功能、根據(jù)產(chǎn)品編號自動生成測試流程、用戶可以點(diǎn)擊測試界面上測試流程中的測試項(xiàng)來完成測試項(xiàng)的測試、根據(jù)測試結(jié)果自動生成電子報表，保存測試記錄，并對測試記錄的版本進(jìn)行控制。軟件設(shè)計(jì)流程如圖10所示，測試界面如圖11所示。

圖10 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖

圖11 上位機(jī)軟件測試界面

4 結(jié)論

實(shí)際應(yīng)用證明，驅(qū)動單元盒測試工裝的測量結(jié)果與人工搭建的測試電路的測量結(jié)果最大偏差僅為2%，完全能滿足測試的精度要求，且該工裝有效地管理了電路板的測試流程及測試方法，提高了測試效率，自動生成的電子測試記錄表，避免了人工填寫的錯誤和紙張對電路板的靜電影響，對提高產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要意義。DS6系列驅(qū)動單元盒測試工裝的使用，提高了所交付產(chǎn)品的質(zhì)量，同時能夠縮短所交付產(chǎn)品的供貨周期，作為有形的產(chǎn)品帶來了無形的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］劉棟梁.便攜式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)測量與控制，2002，10（2）：127－129.

［2］季 栗，林俊超，宋 飛.ARM嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［3］Andrew N.Sloss.ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)：軟件設(shè)計(jì)與優(yōu)化［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

［4］鐵運(yùn)［2008］142號，鐵路信號維護(hù)規(guī)則技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)I［S］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［5］TB／T 3027－2002.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù)條件［S］.2002.

［6］ARM Limited.ARM7 TDMI Technical Reference Menual.ARM DDI 0210A.2001.