地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统及方法，包括：处理器、总线、FPGA部件、串口部件、转接板、ABIF部件以及上位机；所述处理器和FPGA部件通过总线连接；所述串口部件与处理器连接；所述转接板与FPGA部件连接；所述转接板与ABIF部件连接；所述上位机连接FPGA部件。本发明专利技术通过搭建测试系统，可以有效的对地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板故障诊断，逻辑识别、分析、状态监测、修复和国产化升级。目前上海地铁的运营压力日益加剧，随之而来的板卡老化，疑难复杂问题也日益加重，延寿、国产化替代势在必行，这种方法对其余同类别含有反熔丝CPLD的板卡也同样适用。

【技术实现步骤摘要】
地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统及方法
本专利技术涉及接口板检测
，具体地，涉及一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统及方法。
技术介绍
地铁是我国新兴的城市轨道交通运输方式，上海地铁一号线由德国西门子研究设计，列车的牵引控制单元是基于西门子SIBAS32总线架构运行的。德方提供的SIBAS32诊断软件和车辆图纸等相关技术资料并不足以支撑地铁列车出质保后的正常运营，随着列车设备的不断老化，亟待自主研发和设计，本专利技术提出的方法就是针对一号线牵引控制器模拟/二进制接口板设计的测试系统。SIBAS32系统是一种列车通用计算机系统，它通过标准和专用外围组件可与任意设备相连，基本能够完成机车动车所有的控制和监控任务。控制单元同时还能够完成多种监测功能，包括对自身功能的诊断和外部数值的超限监测。当牵引电路在运行中超过预先在程序中设置的上(或下)限值时，系统将根据故障的严重程度做出相应的处理，自动记录这一故障，为板卡的更换提供重要的依据。但是，诊断软件仅仅可以定位故障板卡，板卡的故障点还需要实验室作进一步的研究与定位。专利文献公开了一种应用于HXD1型机车运行状态的车地无线通信系统，所述系统包括：车载信息子系统和地面信息子系统；所述车载信息子系统基于TCN/MVB网络，采集机车网络控制系统的运行状态信息和SIBAS诊断数据，通过GSM-R/GPRS无线通信技术实时发送到地面信息子系统进行信息处理。此外，车载信息子系统接收地面信息子系统反馈的信息，提供给司乘人员做指导和提示；所述地面信息子系统实现对机车在途运行状态信息进行分析和提炼、机车运行记录信息的数据分析、故障的远程智能诊断等，为机车在途安全、高效地运行提供强大的后台支持。该专利在结构和性能上仍然有待提高的空间。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统及方法。根据本专利技术提供的一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测方法，包括：处理器、总线、FPGA、串口、转接板、ABIF、上位机；所述处理器和FPGA通过总线连接，串口负责处理器与电脑的数据传输，转接板与FPGA连接且与ABIF连接，上位机连接FPGA，负责处理和显示FPGA采集的数据；所述的处理器和总线以及FPGA被设计集成到一块PCB板卡之上，称之为主测板；所述总线包括数据总线、地址总线、读写使能线、片选线，用于完成内部数据的访问与传输；所述转接板包括电源模块、AD采集模块、DA模拟电压输出模块、模拟电压参考模块、接口单元，接口单元负责与主测板进行数据交互，转接板负责用于完成对ABIF的信号加载和采集；所述串口用于配合主测板和转接板工作，从而将ABIF测试的数据传到电脑中以便实时监测；所述上位机通过SignalTapIIlogicanalyzer虚拟软件采集FPGA的逻辑信号，负责监视ABIF内部的CPLD的引脚触发动作，从而分析CPLD内部的逻辑关系。优选地，所述主测板处理器为ARM7内核的高速处理器，处理器负责总线数据的收发，运算、处理和串口交互。优选地，所述主测板FPGA为Altera公司EP1C12Q240C8芯片为核心控制器，FPGA负责对ARM7处理器的总线信号译码，以及对ABIF信号加载、采集，逻辑分析。优选地，所述转接板电源模块输入为±15V,输出±10V和5V电压。优选地，所述输出±10V，对ABIF模拟信号输入端运放电路进行供电，用于模拟电路信号输入阀值控制。优选地，所述输出5V用于主测板、转接板和ABIF电源供电。优选地，所述输出±15V用于对转接板和ABIF电源供电。优选地，还包括：总线初始化模块：主测板初始化运行部分需要对总线方式进行初始化配置，程序头文件设置为8位小型总线方式，可以有效匹配西门子列车SIBAS32车载总线架构，便于总线片内资源的数据读写操作。译码模块：主测板内部ARM7处理器配置为SRAM总线方式，片选信号线、读写使能线、地址线、数据线与FPGA连接，FPGA内部对总线进行译码运算，利用地址线A0～A5空间结合片选线、读写使能线进行分配，分配固定的读写地址，使得ABIF和转接板片内资源被唯一选通，硬件和程序能够高效匹配。定时器计数模块：针对ABIF内部的三片可编程定时计数器uPD71054L，检测系统上电会对定时计数进行初始化，并且会对芯片内部寄存器进行赋值，设计定时计数器件的输出OUT0脚首先通过译码内部门电路的方法，进行使能操作，并由FPGA内部直连至ARM7处理器的PWM0捕获通道0，顺序采集三片定时计数器OUT0的频率和占空比，一旦其中一个定时器的采集值与预设不符合，程序会进行故障报错。模拟采集模块：测试系统中的主测板对转接板中的DA芯片进行数据写入，DA芯片输出模拟信号经过运放电路变换之后进入ABIF，经ABIF中的模拟电路运算之后由桩头输出进入测试系统AD采集模块，测试系统经过运算分析判断模拟信号的闭环采集值是否正确，如果有误则终止运算，报ABIF模拟电路模块有故障；反之，如果正确，则在上次写入的数据上加步进量，继续迭代运算，直至DA芯片满量程输出，目的是检测ABIF模拟电路的所有离散点值，以确保ABIF模拟电路的性能完全正常。CPLD逻辑解析模块：测试系统针对ABIF中的反熔丝CPLD内部的逻辑电路，利用逻辑解析模块，可以通过把CPLD默认为内部寄存器往里面写数据，通过上位机采集软件分析CPLD内部输出信号，上位机根据相应的触发机制来判断CPLD的时序信号关系、逻辑关系，从而解析CPLD内部的门阵列电路。根据对应的门阵列电路编写与之匹配的测试程序，从而使得ABIF由内到外将板卡从模块到单元，再到器件全部驱动运行，以确保整体的功能正常。温度采集模块：PT100温度采样电路可以将外部6路和板卡自身1路PT100温度传感器的微电压信号转换成AD芯片量程范围内的信号，由于电路采用差分结构，可以抑制外部的干扰，以保证测量的精度与可靠度。温度传感器信号传至多路复用模拟开关时，通过测试系统编码，使内部CPLD相关引脚动作，软件依次对所要测试某一路信号进行片选、选通，采集温度传感器信号为电压信号，结合推导的电路数学模型，以及查表算法，计算得到实时的温度值，最后软件依次轮询，直至所有的温度信号采集、计算。系统电源模块：提供装置内所需的各种电源，主测板所需的电源、接口板所需的电源、ABIF工作所需的电源，系统电源模块具有实时监测功能，支持上电瞬间电压未达到稳定状态使测试系统一直处于复位状态，可以实时监测系统过压、过流、欠压等状态，保证测试系统装置正常稳定工作，电源模块输入端接±15V。优选地，所说译码内部门电路，具体为，内部片选线、写使能线、地址线、数据线、8位数据锁存器，8位数据锁存器输出三根逻辑线，分别用于使能定时计数器的输出OUT0脚，三根逻辑线分别与OUT0经过与门最终进入或门，或门输出直连至ARM7处理器的PW本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统，其特征在于，包括：处理器、总线、FPGA部件、串口部件、转接板、ABIF部件以及上位机；/n所述处理器和FPGA部件通过总线连接；/n所述串口部件与处理器连接；/n所述转接板与FPGA部件连接；/n所述转接板与ABIF部件连接；/n所述上位机连接FPGA部件。/n

【技术特征摘要】
1.一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统，其特征在于，包括：处理器、总线、FPGA部件、串口部件、转接板、ABIF部件以及上位机；
所述处理器和FPGA部件通过总线连接；
所述串口部件与处理器连接；
所述转接板与FPGA部件连接；
所述转接板与ABIF部件连接；
所述上位机连接FPGA部件。


2.根据权利要求1所述的一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统，其特征在于，所述总线包括：数据总线、地址总线、读写使能线、片选线；
所述数据总线、地址总线、读写使能线、片选线能够进行数据的访问与传输。


3.根据权利要求1所述的一种地铁列车牵引控制器模拟/二进制接口板检测系统，其特征在于，所述转接板包括以下任意一种或者多种部件：
-电源模块；
-AD采集模块；
-DA模拟电压输出模块；
-模...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢海林，王健，王睿轶，岳伦，朱勇，刘晓红，
申请(专利权)人：上海地铁电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31