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PK拾登录网址基于嵌入式工控模块和μCOS-II实现车

文章来源:admin    时间:2021-04-06

  体例的安排计划,中心先容车载主监控模块的硬件安排及干系的软件完成。该体例行使新型的M22A系列嵌入式工控模块9080构修硬件平台,内嵌及时众工作操作体例μC/OS-II,完成对捣固车众个运转参数的及时监控。

  捣固车是集机、电、液于一体的庞杂体例,其运转参数众,职责境遇卑劣,阻滞率高且难于排查,于是车载形态监控体例成为捣固车必弗成少的监控设置。可是目前邦内铁途大型养途板滞捣固车的电气管制体例基础用的都是模仿电途,构造庞杂,阻滞率高,体例难以正在线升级,且未便于维修,于是举办数字化改制是其危急的恳求。本文正在古板检测体例的根源上行使新型的M22A系列ARM嵌入式工控模块MiniARM9080对整车举办现场及时监控,通过无线搜集把及时工况数据和GPS数据上传至上位机,及时显示机车的职责情状,对很是举办报警处分,并竣工史乘回放效力。掌握职员可凭据现场情状,随时明晰捣固车各片面运转形态,实时发觉捣固车的隐患,从而避免阻滞爆发。

  本体例紧要分为4个效力子模块。(1)显示终端人机交互模块:担负捣固车现场监控,为现场功课职员供给图形化的职责参数数据参考; (2)车载MiniARM主控模块:担负现场及时数据的搜集、处分和传输,并为显示终端与办事器的通讯供给桥梁;(3)办事器:正在物理上集通讯办事器、数据库办事器及WEB办事器为一体,具备长途搜集、WEB办事、闭联数据库和及时数据库等效力;(4)客户端:通过BS和CS两种式样为广州铁途集团数据监控核心供给捣固车职责形态长途监控的效力。体例完美的拓扑构造图如图1所示。

  体例的车载片面席卷MiniARM主控箱、平板监控电脑、各个分裂的CAN监测点以及无线发送片面,整体体例的职责电压为24 V。车载MiniARM体例主控模块采用新型的M22A系列ARM嵌入式工控模块MiniARM9080举动体例的管制主题,蕴涵CAN数据采聚集点、 GPS天线、通讯和管制底板、交流机以太网-CAN转换器、蓄电池等效力部件,完成CAN数据搜集、GPS数据回收、及时功课数据的处分、存储和盘问及数据通讯等效力。车载MiniARM体例主控模块的构造如图2所示。此中虚线片面电途组成体例通讯与管制底板,安置正在MiniARM主控箱内,监控设置 CAN模块安置正在捣固车各个电气电途箱内,电源管制模块担负整体车载监控体例的电源束缚。

  (ARM7TDMI-S)工业级微管制器、步骤存储器、数据存储器、工业级以太网管制器CS8900A、可校准及时时钟以及带256 B E2PROM的复位监控电途构成。其硬件构造图如图3所示。总线通过缓冲爱戴电途与底板相接以保障微管制器总线运转不受外界搅扰,使模块正在EMC功能及坚固性方面均有优良的再现。

  MiniARM工业管制模块将ARM最小体例、以太网管制器、CAN/USB管制器、电子硬盘(Disk on Board)等设置高度集成于小巧的模块之上,增援10 Mb/s以太网(工业级)、2途CAN通讯、CF卡接口、A/D转换、低功耗RTC等效力。并直接以固件的时势供给坚固的FAT文献体例、TCP-IP /CAN-BUS/USB/Modbus赞同栈以及稳重的?滋C/OSII及时操作体例,为车载监控体例主控模块的安排供给了完美的管理计划。

  遵守捣固车电气体例法式[2],捣固车正在平常功课情状下能发生坚固且大功率的直流电源,其电压值为27.5 V±5 %,输出电流达3.5 A,于是能够直接操纵这片面电源举动体例的职责电源。采用如图4所示的电途来担负整体体例的电源束缚。

  捣固车平常功课时通过大功率整流二极管2CZ10A供给整体体例的职责电源,同时也给蓄电池充电。当捣固车中断功课时,车载电源断开,体例转而由蓄电池组供电。这里采用2个6-DZM-12型蓄电池串联构成体例24 V蓄电池电源,其容量达48 AH。同时为了制止因为捣固车的恒久不职责而导致蓄电池的“枯槁”,安排规矩是当蓄电池组输出电压降到必然水准时堵截其供电电途,从而起到爱戴效力,为此电途中采用1片双电压斗劲器集成芯片LM393, 该芯片单电源职责时电源电压界限为 2 V~36 V,能够满意体例恳求,其反相输入端通过滑动变阻器相接到蓄电池的正极,同相输入端加一个参考电压。集成电途LM336通过变阻器可能供给4 V~6 V之间坚固的基准电压值,这里设立同相输入端参考电压为5 V,并设立反相输入端的电压维护正在15 V足下,当体例平常职责时斗劲器反相端电压高于同相端, 输出管饱和,相当于输出端接低电位,此时闭合,体例得到24 V电压源,跟着蓄电池组输出电压的降低,LM339反相端输出电压也随之降低,当电压值低于参考电压时,斗劲器反转,输出管截止,此时继电器断开,整体监控电途24 V输入电源堵截,从而起到了对蓄电池组的爱戴效力。因为MiniARM9080需求5.0 V/3.3 V双电源供电,体例输入电压斗劲大,这里采用开闭稳压集成电途LM2575和低压差线.2 通讯接口MiniARM管制板正在整体体例通讯中处于主题的位子,既要担负及时数据的搜集和发送,又要与现场监控终端和远端的办事器通讯,同时也是办事器和现场监控终端之间互相通讯的桥梁。遵守完成的效力和通讯对象的分歧,体例紧要开发如下4种分歧的接口电途。

  (1) 数据存储接口:该片面紧要担负及时数据的存储,供给办事器史乘数据的回放,采用1片512 MB的CF卡举动数据存储介质,史乘数据可存储7天。

  232串行接口:该片面通过1片SP3232E芯片供给2途法式的串行接口,永诀相接GPS模块与DTU模块。GPS模块采用台湾鼎天的REB- 22R系列GPS数据回收模块。DTU模块采用厦门桑荣公司的Saro3150PGPRS无线数据传输终端,紧要用来完成与办事器之间的

  电阻、高压电容即可与外界牢靠通讯,这里紧要完成与现场监控的平板电脑之间的牢靠通讯。(4) CAN-BUS通讯接口:该片面电途由带断绝的高速CAN总线、总线ESD爱戴器件PESD1CAN及相应的电阻构成,紧要担负与现场CAN数据搜集装配的通讯。

  因为捣固车有功课和中断两种分歧的形态,需求有相应的电途来检测形态的变动,这里通过一个简略的电压采样电途来完成。其余正在机车职责时需求同时开启各个效力模块,而正在机车中断功课时片面效力模块(如平板电脑、CAN数据搜集点等)需求合上以低落体例功耗。同时为了保障GPRS通讯模块平常通讯,也需求设立相应电途正在其显现阻滞时对其举办硬件复位,这就需求安排相应的硬件电途来管制它们的开闭。MiniARM输出驱动才略有限,这里采用三极管

  软件安排是整体体例安排的紧要构成片面,其主题效力是及时数据的搜集、处分、存储和转发,车载监控体例对数据处分的及时性和并发性有较高的恳求,于是采用绽放式、可裁剪、高牢靠性、可褫夺性内核的嵌入式及时操作体例μCOSII[3]。本体例主步骤完成3个紧要的C步骤源文献:mai

  Task1:担负GPS数据处分和及时数据传输。Task2:完成与平板电脑之间TCP/IP数据通讯效力。

  MiniARM主控箱除了担负现场及时数据的搜集外,还需求与当地的现场监控平板电脑以及远端的办事器举办通讯,处分及时数据与管制下令的传输。三方通讯均采用客户端/办事器形式(C/S),举办双向数据通讯。正在与平板电脑通讯时, MiniARM主控箱举动办事器,通讯两边开发牢靠的TCP相接完成双向通讯。正在与长途办事器通讯时, MiniARM主控箱举动客户端,采用工业级外置式GPRS无线数传模块(DTU),通过GPRS搜集完成长途双向数据通讯。同时MiniARM主控箱也举动平板电脑与远端办事器通讯的桥梁。本文安排了团结的通讯赞同完成三方的互相通讯,供给了团结的法式帧构造。该赞同对应TCP/IP编制构造的行使层。法式帧构造如图5所示。

  该通讯赞同的安排模仿GPS数据通讯NEMA0183[4]法式的思念,同时又连合了体例自己的安排恳求。该赞同由帧首部、赞同数据片面、帧尾部3个字段构成,此中帧头由三个字节的

  串“$$$”来示意,数据长度片面共16位,示意从音信ID先导到校验码之前的数据长度,PK拾登录网址以字节为单元;音信ID外征本帧数据正在通讯体例中完成的效力;终端ID是标识本体例的惟一的ID号;YNA字段代外本帧是否需求回答,当其值为0时示意不需求回答,为1时需求回答。赞同数据片面是长度可变的字段,其长度最小为1个字节,蕴涵的实质凭据音信ID的分歧有很大的变动,除蕴涵真正的数据外,还席卷音信序列号、各数据量的个数以及填充字段等讯息。校验和片面可采用CRC等校验方式,因为TCP通讯可能保障数据传输的牢靠性,这里只需求确保发送端DTU数据发送的无误性,于是采用简略的累加校验和的式样,校验数据为音信ID到校验码之前的数据片面;结尾以字符串 “END”举动本数据包的帧尾。

  车载监控体例与长途办事器之间的通讯基于中邦转移GPRS搜集,采用工业级外置式GPRS无线数传模块(DTU)举办长途数据通讯,保障其通讯的牢靠性和坚固性是本体例安排的闭节。固然 TCP通讯基于牢靠的相接,可能保障办事器回收数据的无误性,但不行保障因为GPRS信道自己起因惹起的数据遗失及缺点。其余,DTU模块受外界搅扰而导致数据处分缺点或者死机等情状也是影响数据通讯牢靠性和坚固性的紧要要素。为此从DTU模块的角度动身,安排了相应的管制政策,其管制流程如图6所示。

  最初车载监控体例通过DTU周期性地向长途办事器发送测试心跳包,发送周期为240 s,长途办事器收到该心跳包后当即发送一条回答音信,监控体例判定正在30 s内是否收到办事器的回答音信,借使收到回答,则一次完美的测试通讯情状流程告终,此时通讯平常,监控体例等候下一个发送周期再次发送测试心跳包;不然监控体例将转为失足处分,此时体例将当即重发一个测试心跳包并进入下一个30 s回答音信等候周期。借使重发赶过3次充公到任何回答音信,平凡以将DTU断电5 s式样硬复位DTU保障其职责的平常性,如许可制止体例因DTU自己的阻滞而惹起的通讯题目。但同时也要琢磨其余一个阻滞源——GPRS无线信道,譬喻捣固车正在岩穴内中功课的情状。此时因为通讯信号的起因将会惹起DTU的频仍开闭硬复位,为了避免这一情状,体例正在监测到重发次数赶过3次时,先判定隔绝上一次的复位期间是否赶过必然的期间间隔,借使赶过(这里设立为1 800 s),则举办DTU硬复位操作。其余,体例正在平常通讯的情状下也会由于不常的要素导致部分的通讯测试让步,但整体体例已经处于平常的职责形态,这时采用如下机制:正在第1次显现重发情状时,设定1个守时器,定每每间为1小时,当定每每间到时再判定,借使重发次数不赶过3次,则示意通讯平常并重发计数值清零。当然体例正在DTU硬复位时也需求排除守时器以及重发计数器,来保障下一次通讯的平常判定。通过以上的管制政策,并经推行说明,基础上能保障通讯的最大牢靠性。

  本文查究安排的车载监控体例依然抵达适用化的阶段,目前依然正在广铁集团08-32型捣固车上试运转半年,体例举座安排依然抵达了预期的效力和牢靠性恳求,对降低车辆的维修质地、检修效能,履行经济高效、优秀合理的预知维修制式有着极大的督促效力。

  本文先容了一款高性价比的嵌入式处分器,并供给了带USB、以太网、TFT LCD的嵌入式数据采团体例解....

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