GSM-R网络干扰信号采集与处理系统技术方案

本发明专利技术涉及无线通讯领域，尤其涉及一种基于多处理器嵌入式的GSM-R网络干扰信号采集与处理系统。本系统包括处理器、电源模块、AD数据采集模块、数据及程序存储模块、远程数据传输模块，以及数据备份模块组成，AD数据采集模块将实时采集的GSM-R上行频段和下行频段的中频模拟信号转换成数字信号发送至处理器中的DSP内核，DSP内核运算处理后通过数据线存入数据及程序存储模块中的DDR2芯片里，同时通过SATA连接器存入大容量硬盘，当采集数据异常时，AD数据采集模块启动采集信号异常频段的中频模拟信号，并通过以太网收发器与上位机通讯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通讯领域，尤其涉及一种基于多处理器嵌入式的GSM-R网络干扰信号采集与处理系统。
技术介绍
随着移动通信技术的飞速发展，GSM-R专用移动通信系统在铁路跨越式发展中扮演着越来越重要的角色，然而随着电磁环境越来越复杂，干扰问题越来越受到人们的重视。与公众移动通信系统GSM不同的是它要求系统具有更高的可靠性和QoS来保障列车的安全运行，所以GSM-R网络干扰信号采集与处理占据了相当重要的位置。然而对于采用单处理器实现的GSM-R网络干扰信号采集与处理系统，其硬件资源有限，不能实时的对GSM-R网络大量干扰数据进行采集、处理、存储等操作，也不能及时响应以太网的远程数据传输的 请求，导致不能够及时准确的对干扰源进行定位，使网络存在安全隐患，因此单处理器的方式很难满足GSM-R网络干扰信号采集与处理系统的实时性和准确性的要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术目的在于提供一种基于多处理器嵌入式GSM-R网络干扰信号采集与处理系统，能够实时的对GSM-R网络大量干扰数据进行采集、处理、存储、传输等操作，为及时准确的对干扰源进行定位，确保GSM-R网络安全可靠提供了硬件平台。本专利技术所采用的技术方案是一种基于多处理器嵌入式GSM-R网络干扰信号采集与处理系统包括处理器、电源模块、AD数据采集模块、数据及程序存储模块、远程数据传输模块，以及数据备份模块组成；所述的AD数据采集模块由AD采样输入前端调理电路、AD采样转换电路与处理器连接组成，用于采集GSM-R上行频段、下行频段、以及信号异常频段，所述的数据及程序存储模块由flash芯片、DDR2芯片与处理器连接构成，flash芯片用于存储底层驱动程序、引导程序和内核程序，DDR2芯片用于作为AD数据采集模块输出的数字信号的缓存空间，并为程序运行提供临时存储空间；所述的远程数据传输模块由以太网收发器与处理器连接组成；所述的数据备份模块由SATA连接器、时钟发生器与处理器连接组成，用于记录和存储处理器分析完的监测数据，等待控制中心随时调取；电源模块为其它六个模块提供工作所需的电压，AD数据采集模块将实时采集的GSM-R上行频段和下行频段的中频模拟信号转换成数字信号发送至处理器中的DSP内核，DSP内核对采集到的数据进行干扰分析运算后，通过数据线存入数据及程序存储模块中的DDR2芯片里，同时通过SATA连接器存入大容量硬盘，当采集数据异常时，AD数据采集模块启动采集信号异常频段的中频模拟信号，并通过以太网收发器与上位机通讯。所述的处理器采用TI公司基于达芬奇架构的低功耗处理器0MAP-L138，使用DSP与ARM结合的非对称多核结构，它包括一个主频300M的ARM9内核和一个300M的C6748DSP内核，DSP与ARM间通过DSPLINK进行数据交换。所述的电源模块包括数字电源和模拟电源两部分数字电源由输入滤波网络、配电开关、电源管理芯片和输出滤波网络构成，板外电源经输入滤波网络滤波后经过配电开关为电源管理芯片提供工作电压，电源管理芯片的输出电压经过输出滤波网络为数字电路部分提供电压，模拟电源由输入滤波网络、稳压模块、输出滤波网络构成，板外电源输入作为输入滤波网络的输入，输入滤波网络的输出作为稳压模块的输入，稳压模块的输出端连接到输出滤波网络的输入端，最后输出滤波网络的输出电压为模拟电路部分提供电压供5 口 O所述的AD采样输入前端调理电路采用运算放大器，中频模拟信号进入运算放大器进行调整；所述的AD采样转换电路 由AD转换芯片和CPLD芯片与处理器连接组成；放大器的输出端与AD转换芯片的采集输入通道相连；AD转换芯片的PAR/SER和HW/SW引脚置为低电平，实现并行模式下的信号采集，所述的并行模式为数据线同时传送数据；AD转换芯片的数据总线连接到处理器的EMIFA数据端EMA_D，实现数字转换结果的输出；同时与EMIFA数据端相连接的CPLD芯片主要用于进行地址译码，操作外设，中断源分配，复用器选通等逻辑控制，CPLD芯片与AD转换芯片的C0NVST_A、C0NVST_B> C0NVST_C相连，控制AD转换芯片的通道选择，AD转化芯片的片选信号CS/FS也与CPLD芯片相连，控制AD转换芯片的选通，AD转化芯片BUSY/INT中断信号经CPLD输出到处理器的GP2 口，当采集数据异常时，触发中断信号BUSY/INT，实现对中频模拟信号采集的控制；所述的数据及程序存储模块中的flash芯片和DDR2芯片的数据线和地址线分别与处理器的数据线和地址线相连，flash芯片和DDR2芯片的使能及控制信号与处理器相连；flash芯片的读信号脚和处理器的读使能管脚相连；DDR2芯片的读写使能管脚与处理器的读写使能管脚直接相连；flash芯片和DDR2芯片的片选信号分别与处理器的CS3和DDR_CS 相连。所述的远程数据传输模块通过以太网收发器的输入端与处理器的RMII接口相连，以太网收发器输出端与以太网插座RJ45相连，最后通过光缆与控制中心的上位机进行数据、命令传输。所述的数据备份模块的连接关系为，处理器的引脚SATA_TXP、SATA_TXN、SATA_RXN、SATA_RXP 分别与 SATA 接口的引脚 SATA_TXP、SATA_TXN、SATA_RXN、SATA_RXP 连接，实现数据的存取；时钟发生器的引脚OUTN、OUTP分别与处理器的SATA_REF_CLKN、SATA_REF_CLKP连接，为处理器的SATA接口数据传输提供参考差分时钟。所述的复位模块由具有看门狗和低压检测功能的复位芯片，以及一个三输入端与门构成；复位芯片的喂狗脉冲由CPLD芯片内部CPLD时钟分频产生，用于激活看门狗功能，复位芯片的PFI管脚外接参考电压，该参考电压作为复位芯片内部低压比较器的参考电压实现低压检测功能，复位芯片的低压检测输出引脚PFO与处理器的匪I管脚相连；三输入端与门的输入端分别与处理器的复位输出端DSP_RST0UT、复位芯片的复位输出端RESET，以及外接复位电压相连，三输入端与门的输出端与外设的复位管脚相连，实现处理器复位，低压检测复位和人工复位。所述的辅助及扩展接口模块包括(I) MMC/SD卡接口，通过处理器内部的MMCSDO控制器的输出管脚与MMC/SD卡连接器相连，辅助SATA接口硬盘对部分监测数据备份；(2)4路RS232接口，其中三路通过处理器内部的UARTl控制器的输出管脚与I扩3的串口扩展芯片的输入端相连，并由处理器提供控制信号，I扩3的串口扩展芯片的输出端与RS232收发器的输入端相连，RS232收发器的输出端与三个RS232连接器相连；另外一路通过处理器内部的UART2控制器的输出管脚与RS232收发器输入端相连，RS232收发器输出端与RS232连接器相连，辅助处理器中的ARM9内核进行调试，还可以外接解调设备获取基站小区参数进行干扰源定位；(3) USB-A和USB-mini接口，分别通过处理器内部的USB1.1OHCI和USB2. OOTG控制器的输出管脚与USB-A和USB-mini连接器相连，实现外接USB接口形式的解调设备；(4) 2个JATG接口，分别通过处理器和CPLD芯片的JATG接口管脚与本文档来自技高网...

【技术保护点】
GSM?R网络干扰信号采集与处理系统，其特征在于：包括处理器、电源模块、AD数据采集模块、数据及程序存储模块、远程数据传输模块，以及数据备份模块组成；所述的AD数据采集模块有三路数据采集通道，分别用于采集GSM?R上行频段、下行频段、以及信号异常频段，每路数据通道由AD采样输入前端调理电路、AD采样转换电路与处理器连接组成，所述的数据及程序存储模块由flash芯片、DDR2芯片与处理器连接构成，flash芯片用于存储底层驱动程序、引导程序和内核程序，DDR2芯片用于作为AD数据采集模块输出的数字信号的缓存空间，并为程序运行提供临时存储空间；所述的远程数据传输模块由以太网收发器与处理器连接组成；所述的数据备份模块由SATA连接器、时钟发生器与处理器连接组成，用于记录和存储处理器分析完的监测数据，等待控制中心随时调取；电源模块为其它六个模块提供工作所需的电压，AD数据采集模块将实时采集的GSM?R上行频段和下行频段的中频模拟信号转换成数字信号发送至处理器中的DSP内核，DSP内核运算处理后通过数据线存入数据及程序存储模块中的DDR2芯片里，同时通过SATA连接器存入大容量硬盘，当采集数据异常时，AD数据采集模块启动采集信号异常频段的中频模拟信号，并通过以太网收发器与上位机通讯。...

【技术特征摘要】
1.GSM-R网络干扰信号采集与处理系统，其特征在于包括处理器、电源模块、AD数据采集模块、数据及程序存储模块、远程数据传输模块，以及数据备份模块组成；所述的AD数据采集模块有三路数据采集通道，分别用于采集GSM-R上行频段、下行频段、以及信号异常频段，每路数据通道由AD采样输入前端调理电路、AD采样转换电路与处理器连接组成，所述的数据及程序存储模块由flash芯片、DDR2芯片与处理器连接构成，flash芯片用于存储底层驱动程序、引导程序和内核程序，DDR2芯片用于作为AD数据采集模块输出的数字信号的缓存空间，并为程序运行提供临时存储空间；所述的远程数据传输模块由以太网收发器与处理器连接组成；所述的数据备份模块由SATA连接器、时钟发生器与处理器连接组成， 用于记录和存储处理器分析完的监测数据，等待控制中心随时调取；电源模块为其它六个模块提供工作所需的电压，AD数据采集模块将实时采集的GSM-R上行频段和下行频段的中频模拟信号转换成数字信号发送至处理器中的DSP内核，DSP内核运算处理后通过数据线存入数据及程序存储模块中的DDR2芯片里，同时通过SATA连接器存入大容量硬盘，当采集数据异常时，AD数据采集模块启动采集信号异常频段的中频模拟信号，并通过以太网收发器与上位机通讯。2.根据权利要求1所述的GSM-R网络干扰信号采集与处理系统，其特征是处理器采用TI公司基于达芬奇架构的低功耗处理器0MAP-L138，使用DSP与ARM结合的非对称多核结构，它包括一个主频300M的ARM9内核和一个300M的C6748DSP内核，DSP与ARM间通过 DSPLINK进行数据交换。3.根据权利要求1所述的GSM-R网络干扰信号采集与处理系统，其特征是所述的电源模块包括数字电源和模拟电源两部分数字电源由输入滤波网络、配电开关、电源管理芯片和输出滤波网络构成，板外电源经输入滤波网络滤波后经过配电开关为电源管理芯片提供工作电压，电源管理芯片的输出电压经过输出滤波网络为数字电路部分提供电压，模拟电源由输入滤波网络、稳压模块、输出滤波网络构成，板外电源输入作为输入滤波网络的输入，输入滤波网络的输出作为稳压模块的输入，稳压模块的输出端连接到输出滤波网络的输入端，最后输出滤波网络的输出电压为模拟电路部分提供电压供给。4.根据权利要求1所述的GSM-R网络干扰信号采集与处理系统，其特征在于所述的 AD采样输入前端调理电路采用运算放大器，中频模拟信号进入运算放大器进行调整；所述的AD采样转换电路由AD转换芯片和CPLD芯片与处理器连接组成；三路放大器的输出端分别与AD转换芯片的三路采集输入通道相连；AD转换芯片的串并模式控制管脚(PAR/SER和 HW/SW)置为低电平，实现并行模式下的信号采集，AD转换芯片的数据总线连接到处理器的外部存储器接口(EMIFA)的数据端EMA_D，实现数字转换结果的输出；同时与处理器 EMIFA数据端相连接的CPLD芯片用于进行地址译码，操作外设，中断源分配，复用器选通的逻辑控制，CPLD芯片与AD转换芯片的通道选择管脚(CONVST_A、CONVST_B和CONVST_C)相连，控制AD转换芯片的通道选择，AD转化芯片的片选信号CS/FS也与CPLD芯片相连，控制 AD转换芯片的选通，AD转化芯片BUSY/INT中断信号经CPLD输出到处理器的中断输入管脚 GP2 口，当采集数据异常时，触发中断信号BUSY/INT，实现对中频模拟信号采集的控制。5.根据权利要求3所述的AD转换芯片采用ADS8556，CPLD芯片采用XC95144XL。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：赛景波，刘杰，李志敏，佟秋薇，刘霄，刘瑞，褚丹丹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：