地鐵電磁自動化測試系統設計研究范文

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摘要:為了提高城市地鐵電磁兼容性測試能力，進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統設計，提出一種基于ARM的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統設計方案。系統包括上位機傳輸模塊、電磁兼容控制模塊、AD采樣模塊、接收發送模塊、總線控制模塊以及人機接口模塊等。將采集的城市地鐵電磁兼容性測試系統控制數據通過上位機模塊進行總線控制和串口通信，在ARM網絡控制協議下進行地鐵兼容性測試模塊的數據轉發控制設計，根據自動化測試系統的控制字狀態，進行電磁兼容自動化測試系統的串口設計。在集成的VisualDSP++環境下實現地鐵電磁兼容性自動化測試系統的硬件開發設計。仿真結果表明，設計的地鐵電磁兼容性自動化測試系統的穩定性較好，自動測試能力較強。

關鍵詞:城市地鐵;電磁兼容性;自動化測試系統

引言

隨著城市建設的發展，城市地鐵建設得到快速發展，城市地鐵設計中，地鐵的電磁兼容性是保證地鐵運行安全性和穩定性的關鍵部件。通過無線傳感網絡技術進行城市地鐵電磁兼容性測試的數據采集，結合對地鐵的電磁兼容性檢測和信號測試，采用集成的數字信號處理器，進行地鐵電磁兼容系統設計，提高地鐵的電磁兼容信號測試能力［1］。城市地鐵電磁兼容性測試設計是建立在城市地鐵電磁信號檢測和特征分析基礎上的，結合遠程控制和無線通信技術，提高城市地鐵電磁兼容性測試的智能性和自動控制能力，相關的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統設計方法研究受到人們的極大關注。對城市地鐵電磁兼容性測試的無線通信系統設計的基礎是進行信息采集，通過ARM協議把分布在各個位置的傳感器和控制設備的信息采集起來，結合地鐵電磁兼容信號檢測和信號處理技術，實現城市地鐵電磁兼容信息處理，提高地鐵的自動控制能力［2］。城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統是整個城市地鐵電磁穩定運行的核心，城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統是將城市地鐵電磁傳導系統輸出的電壓通過穩壓控制實現電流穩定輸出，結合嵌入式的硬件設計方法，進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的優化設計［3－4］。文獻［5］中提出一種基于Labview的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統設計方案，系統包括電磁穩壓模塊、地鐵電磁場整流模塊、信息處理模塊等，采用ISA/EISA/Mi-cro擴充總線構建城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的傳輸總線，在上位機中進行測試電壓調制處理，但該系統的信號檢測能力不好。文獻［6］中提出一種基于嵌入式S3C2440A的城市地鐵電磁兼容性測試系統設計技術，采用自相關匹配檢測方法進行電磁信號檢測，進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試的主控模塊設計，該系統設計的復雜度較高，集成性不好。針對上述問題。提出一種基于ARM的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統設計方案。系統包括上位機傳輸模塊、電磁兼容控制模塊、AD采樣模塊、接收發送模塊、總線控制模塊以及人機接口模塊等。將采集的城市地鐵電磁兼容性測試系統控制數據通過上位機模塊進行總線控制和串口通信，在ARM網絡控制協議下進行地鐵兼容性測試模塊的數據轉發控制設計，根據自動化測試系統的控制字設備狀態，進行電磁兼容自動化測試系統的串口設計。最后進行系統調試分析，展示了本文方法在提高城市地鐵電磁兼容性自動化測試能力方面的優越性能。

1系統總體設計與開發環境描述

1.1系統總體設計

為了實現對城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統優化設計，首先進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的總體構架描述，分析城市地鐵電磁兼容性自動化測試控制的原理［7］。以Linux作為微機嵌入式內核，構建城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的開發平臺，將采樣的城市地鐵電磁兼容性信號特征信息進行自適應檢波處理，采用ISA/EISA/MicroChannel擴充總線進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的總線傳輸設計，采用頻域均衡控制方法進行城市地鐵電磁傳感器的輸出電流的均衡調節和自適應控制，在DSP中進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統上位機通信設計。采用嵌入式的IVI(InterchangeableVirtualInstruments，可互換式虛擬儀器)作為城市地鐵電磁兼容性測試系統的主控芯片［8］，進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試的主控模塊設計，由此得到本文設計的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的總體構架體系如圖1所示。根據圖1所示的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的總體設計構架，進行功能組件分析和技術指標分析描述，本文設計的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的時鐘頻率為1200MHz或1800MHz，支持電磁兼容性放大和集成控制功能，采用圖2所示的C型電路進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試的輸出信號放大濾波。在ISA/EISA/Micro擴充總線環境下，采用嵌入式的DSP芯片作為城市地鐵電磁兼容性測試系統的主控芯片，進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試的主控模塊設計，系統主要分為全向磁傳感器陣列進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試數據采樣［9］。

1.2系統開發環境描述和功能組件選擇

系統的總體功能組件模塊包括上位機傳輸模塊、電磁兼容控制模塊、AD采樣模塊、接收發送模塊、總線控制模塊以及人機接口模塊等。城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的信號處理部分負責向發射電路提供信號，DSP(數字信號處理器)是整個電磁兼容測試系統的核心和大腦，根據城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的工作特點［10］和設計技術指標，進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的功能模塊化設計，城市地鐵電磁兼容性測試無線通信控制管理系統的ARM組網由上、下機位機兩部分構成［11］，采用低功耗的S3C2440作為邏輯處理器，通過ARM無線傳輸技術傳輸到控制模塊，ARM接收發送(串口)模塊是上位機傳輸模塊的底層，在城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的ADI中設計HPPCI仿真器［12］，使用完整的32位VME總線架構寄存器基器件(Register－BasedDevice)實現城市地鐵電磁兼容性測試無線通信控制的網絡輸出控制，得到系統的功能模塊構成如圖3所示。

2系統設計與實現

2.1系統硬件模塊化設計

根據上述總體設計構架和功能技術指標分析，進行城市地鐵電磁兼容性測試系統的硬件開發設計。城市地鐵電磁兼容性測試系統的DSP數字信號處理芯片采用ADI公司的高速ADSP－BF537作為核心處理器，系統包括上位機傳輸模塊、電磁兼容控制模塊、AD采樣模塊、接收發送模塊、總線控制模塊以及人機接口模塊等［13］。對各個功能模塊設計描述如下:(1)上位機傳輸模塊。上位機傳輸模塊實現市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的高壓部分電磁信號傳輸和上位機通信，在ARM網絡控制協議下進行地鐵兼容性測試模塊的數據轉發控制設計。電磁信號調理電路提取4路電信號頻率磁損耗，采用從外部串行EEPROM中引導的方式實現城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的SCSI總線傳輸控制，外部差分SCSI總線接口可以接HPE1562F或其他SCSI總線硬盤，在上位機通信模塊中將城市地鐵電磁兼容性測試系統的動態測試數據發送到兩套SCSI總線接口控制器上［14］，得到上位機通信模塊設計如圖4所示。(2)AD采樣模塊。通過自組織方式構成ARM網絡，采用嵌入式ARM尋址技術進行城市地鐵電磁兼容性測試無線通信控制的AD信息采樣和總線調度，使用UNIX類操作系統進行接口編譯，在集成DSP信息處理環境下進行地鐵電磁兼容性測試系統的AD采樣模塊化設計，如圖5所示。(3)電磁兼容控制模塊。電磁兼容控制模塊是整個城市地鐵電磁兼容性測試系統的控制核心電路，采用32位VME總線擴展技術構建ARM環境下城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的DSP集成信息處理總線，設定啟動電壓，采用VME總線作為信息傳輸通道，構建城市地鐵電磁兼容性測試無線通信控制協議［15］。構建城市地鐵電磁兼容性測試系統的可編程控制器，在S7－200SMARTCPU模塊中實現城市地鐵電磁兼容性測試輸出的多種終端連接，在人機交互模塊中支持4個設備通信，得到電磁兼容控制模塊電路設計如圖6所示。圖6電磁兼容控制模塊電路設計

2.2自動化測試系統的軟件設計

在集成的VisualDSP++環境下實現地鐵電磁兼容性自動化測試系統的硬件開發和軟件設計，采用高速A/D芯片AD9225進行城市地鐵電磁兼容性測試無線通信控制管理的原始數據采集，采用單12V供電。采用ISA/EISA/MicroChannel擴充總線進行城市地鐵電磁兼容性測試無線通信控制的指令加載，結合DSP控制SEL1電平實現城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的總線傳輸控制，城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的初始化程序包括內核初始化和外設初始化，首先設定PLL_LOCKCNT寄存器，使用PLL中斷喚醒功能進行系統時鐘控制，當達到PLL_LOCKCNT設定的周期后，在A/D采樣數據緩沖區測試地鐵的電磁兼容性。執行如下交叉編譯指令:電磁兼容自動化測試系統的串口數據傳送到主控計算機，調用函數設置:在ARM網絡控制協議下進行地鐵兼容性測試模塊的數據轉發控制設計，將采集的塊數據傳送到主控計算機，調用函數hpe1432_setOverlap()設置模塊，FIFO溢出，設置FIFO的大小，最終實現對地鐵電磁兼容性自動化測試系統的軟件開發設計。

3系統測試與實驗分析

為了驗證本文方法在實現地鐵電磁兼容性自動化測試中的應用性能，進行系統調試與實現分析，初始化端口、并設置休眠時間(1s)。通過ARM無線傳輸技術實現遠程控制和繼電器控制，得到城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統的AD采樣控制電路，在ARM網絡控制協議下進行地鐵兼容性測試模塊的數據轉發控制設計，根據自動化測試系統的控制字設備狀態，使用物聯網環境下的ARM靈活組網方式進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統控制網絡模塊設計，信號源產生1kHz的4種不同波形，在電磁兼容性測試系統的AD端設定256個采樣點，設定的采集參數，重復采集，實現電磁的兼容性測試，得到測試結果如圖7所示。分析圖7得知，采用本文方法進行城市地鐵電磁兼容性自動化測試的穩定性較高，流盤或返回采集的可靠性較好。

4結語

城市地鐵電磁兼容性測試設計是建立在城市地鐵電磁信號檢測和特征分析基礎上的，結合遠程控制和無線通信技術，提高城市地鐵電磁兼容性測試的智能性和自動控制能力。提出一種基于ARM的城市地鐵電磁兼容性自動化測試系統設計方案。系統包括上位機傳輸模塊、電磁兼容控制模塊、AD采樣模塊、接收發送模塊、總線控制模塊以及人機接口模塊等。將采集的城市地鐵電磁兼容性測試系統控制數據通過上位機模塊進行總線控制和串口通信，在ARM網絡控制協議下進行地鐵兼容性測試模塊的數據轉發控制設計，根據自動化測試系統的控制字設備狀態，進行電磁兼容自動化測試系統的串口設計。在集成的VisualDSP++環境下實現地鐵電磁兼容性自動化測試系統的硬件開發設計和軟件設計。測試結果表明，設計的地鐵電磁兼容性自動化測試系統的穩定性較高，具有很好的電磁兼容性測試能力。

作者：張京一 單位：西安鐵路職業技術學院