基于Cortex-M3的轨道联锁控制系统研究

【摘要】： 本论文针对轨道联锁控制系统中采用Cortex-M3来完成行车的控制和状态采集进行了研究和设计。 课题来源于北京交通大学“轨道交通运行控制实验系统”,该系统是我校教学迫切需要的设备,在加深学生理论知识的同时提高了学生实际操作的能力,现阶段该系统广泛地应用于教学中。本文主要是对该系统原有的信号输出输入部分做出改进,由Cortex-M3作为系统的整个采集控制部分直接与终端相连,取代原有的输出卡和输入卡通过ISA或PCI总线方式和终端连接。在嵌入式硬件平台上搭建该系统,使系统具有更高的可靠性和拓展性,方便学生的进一步学习。 论文首先对轨道交通实验控制系统的研究现状进行了概括性的综述,并对沙盘设备轨道信号的发码提出了自己的设计方案,然后在对现有系统硬件分析后提出了改进方案,论文详细介绍了以嵌入式处理器Cortex-M3为主要控制芯片的联锁信息采集控制板的硬件设计,在最小系统基础上外扩了输出电路、输入电路等功能模块。实现了控制系统和沙盘设备的相连、Cortex-M3与上位机的通信,最终通过软件编程调试实现了终端、采集控制系统和沙盘设备之间信号的准确传输,初步搭建起基于Cortex-M3的系统平台。并且针对原系统在运行过程中表现出来的故障错误进行了归纳分析,并完成了测试板的制作,已经在系统的故障检测中得到了应用。 本文在Cortex-M3的平台上重新编写了系统的通信程序和信号控制采集程序,实现了系统的监测和控制功能,为轨道联锁控制系统的升级打下了基础。改进后的轨道联锁控制实验系统在实验室已有沙盘设备上进行了测试,达到了预期设计的功能,并且可靠性方面有所提高。 本设计在实验室成功的应用,对于将性能高且价格低廉的Cortex-M3应用于联锁控制系统的现场设备也是不错的尝试。