地铁电磁自动化测试系统设计研究范文

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摘要:为了提高城市地铁电磁兼容性测试能力，进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统设计，提出一种基于ARM的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统设计方案。系统包括上位机传输模块、电磁兼容控制模块、AD采样模块、接收发送模块、总线控制模块以及人机接口模块等。将采集的城市地铁电磁兼容性测试系统控制数据通过上位机模块进行总线控制和串口通信，在ARM网络控制协议下进行地铁兼容性测试模块的数据转发控制设计，根据自动化测试系统的控制字状态，进行电磁兼容自动化测试系统的串口设计。在集成的VisualDSP++环境下实现地铁电磁兼容性自动化测试系统的硬件开发设计。仿真结果表明，设计的地铁电磁兼容性自动化测试系统的稳定性较好，自动测试能力较强。

关键词:城市地铁;电磁兼容性;自动化测试系统

引言

随着城市建设的发展，城市地铁建设得到快速发展，城市地铁设计中，地铁的电磁兼容性是保证地铁运行安全性和稳定性的关键部件。通过无线传感网络技术进行城市地铁电磁兼容性测试的数据采集，结合对地铁的电磁兼容性检测和信号测试，采用集成的数字信号处理器，进行地铁电磁兼容系统设计，提高地铁的电磁兼容信号测试能力［1］。城市地铁电磁兼容性测试设计是建立在城市地铁电磁信号检测和特征分析基础上的，结合远程控制和无线通信技术，提高城市地铁电磁兼容性测试的智能性和自动控制能力，相关的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统设计方法研究受到人们的极大关注。对城市地铁电磁兼容性测试的无线通信系统设计的基础是进行信息采集，通过ARM协议把分布在各个位置的传感器和控制设备的信息采集起来，结合地铁电磁兼容信号检测和信号处理技术，实现城市地铁电磁兼容信息处理，提高地铁的自动控制能力［2］。城市地铁电磁兼容性自动化测试系统是整个城市地铁电磁稳定运行的核心，城市地铁电磁兼容性自动化测试系统是将城市地铁电磁传导系统输出的电压通过稳压控制实现电流稳定输出，结合嵌入式的硬件设计方法，进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的优化设计［3－4］。文献［5］中提出一种基于Labview的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统设计方案，系统包括电磁稳压模块、地铁电磁场整流模块、信息处理模块等，采用ISA/EISA/Mi-cro扩充总线构建城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的传输总线，在上位机中进行测试电压调制处理，但该系统的信号检测能力不好。文献［6］中提出一种基于嵌入式S3C2440A的城市地铁电磁兼容性测试系统设计技术，采用自相关匹配检测方法进行电磁信号检测，进行城市地铁电磁兼容性自动化测试的主控模块设计，该系统设计的复杂度较高，集成性不好。针对上述问题。提出一种基于ARM的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统设计方案。系统包括上位机传输模块、电磁兼容控制模块、AD采样模块、接收发送模块、总线控制模块以及人机接口模块等。将采集的城市地铁电磁兼容性测试系统控制数据通过上位机模块进行总线控制和串口通信，在ARM网络控制协议下进行地铁兼容性测试模块的数据转发控制设计，根据自动化测试系统的控制字设备状态，进行电磁兼容自动化测试系统的串口设计。最后进行系统调试分析，展示了本文方法在提高城市地铁电磁兼容性自动化测试能力方面的优越性能。

1系统总体设计与开发环境描述

1.1系统总体设计

为了实现对城市地铁电磁兼容性自动化测试系统优化设计，首先进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的总体构架描述，分析城市地铁电磁兼容性自动化测试控制的原理［7］。以Linux作为微机嵌入式内核，构建城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的开发平台，将采样的城市地铁电磁兼容性信号特征信息进行自适应检波处理，采用ISA/EISA/MicroChannel扩充总线进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的总线传输设计，采用频域均衡控制方法进行城市地铁电磁传感器的输出电流的均衡调节和自适应控制，在DSP中进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统上位机通信设计。采用嵌入式的IVI(InterchangeableVirtualInstruments，可互换式虚拟仪器)作为城市地铁电磁兼容性测试系统的主控芯片［8］，进行城市地铁电磁兼容性自动化测试的主控模块设计，由此得到本文设计的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的总体构架体系如图1所示。根据图1所示的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的总体设计构架，进行功能组件分析和技术指标分析描述，本文设计的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的时钟频率为1200MHz或1800MHz，支持电磁兼容性放大和集成控制功能，采用图2所示的C型电路进行城市地铁电磁兼容性自动化测试的输出信号放大滤波。在ISA/EISA/Micro扩充总线环境下，采用嵌入式的DSP芯片作为城市地铁电磁兼容性测试系统的主控芯片，进行城市地铁电磁兼容性自动化测试的主控模块设计，系统主要分为全向磁传感器阵列进行城市地铁电磁兼容性自动化测试数据采样［9］。

1.2系统开发环境描述和功能组件选择

系统的总体功能组件模块包括上位机传输模块、电磁兼容控制模块、AD采样模块、接收发送模块、总线控制模块以及人机接口模块等。城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的信号处理部分负责向发射电路提供信号，DSP(数字信号处理器)是整个电磁兼容测试系统的核心和大脑，根据城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的工作特点［10］和设计技术指标，进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的功能模块化设计，城市地铁电磁兼容性测试无线通信控制管理系统的ARM组网由上、下机位机两部分构成［11］，采用低功耗的S3C2440作为逻辑处理器，通过ARM无线传输技术传输到控制模块，ARM接收发送(串口)模块是上位机传输模块的底层，在城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的ADI中设计HPPCI仿真器［12］，使用完整的32位VME总线架构寄存器基器件(Register－BasedDevice)实现城市地铁电磁兼容性测试无线通信控制的网络输出控制，得到系统的功能模块构成如图3所示。

2系统设计与实现

2.1系统硬件模块化设计

根据上述总体设计构架和功能技术指标分析，进行城市地铁电磁兼容性测试系统的硬件开发设计。城市地铁电磁兼容性测试系统的DSP数字信号处理芯片采用ADI公司的高速ADSP－BF537作为核心处理器，系统包括上位机传输模块、电磁兼容控制模块、AD采样模块、接收发送模块、总线控制模块以及人机接口模块等［13］。对各个功能模块设计描述如下:(1)上位机传输模块。上位机传输模块实现市地铁电磁兼容性自动化测试系统的高压部分电磁信号传输和上位机通信，在ARM网络控制协议下进行地铁兼容性测试模块的数据转发控制设计。电磁信号调理电路提取4路电信号频率磁损耗，采用从外部串行EEPROM中引导的方式实现城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的SCSI总线传输控制，外部差分SCSI总线接口可以接HPE1562F或其他SCSI总线硬盘，在上位机通信模块中将城市地铁电磁兼容性测试系统的动态测试数据发送到两套SCSI总线接口控制器上［14］，得到上位机通信模块设计如图4所示。(2)AD采样模块。通过自组织方式构成ARM网络，采用嵌入式ARM寻址技术进行城市地铁电磁兼容性测试无线通信控制的AD信息采样和总线调度，使用UNIX类操作系统进行接口编译，在集成DSP信息处理环境下进行地铁电磁兼容性测试系统的AD采样模块化设计，如图5所示。(3)电磁兼容控制模块。电磁兼容控制模块是整个城市地铁电磁兼容性测试系统的控制核心电路，采用32位VME总线扩展技术构建ARM环境下城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的DSP集成信息处理总线，设定启动电压，采用VME总线作为信息传输通道，构建城市地铁电磁兼容性测试无线通信控制协议［15］。构建城市地铁电磁兼容性测试系统的可编程控制器，在S7－200SMARTCPU模块中实现城市地铁电磁兼容性测试输出的多种终端连接，在人机交互模块中支持4个设备通信，得到电磁兼容控制模块电路设计如图6所示。图6电磁兼容控制模块电路设计

2.2自动化测试系统的软件设计

在集成的VisualDSP++环境下实现地铁电磁兼容性自动化测试系统的硬件开发和软件设计，采用高速A/D芯片AD9225进行城市地铁电磁兼容性测试无线通信控制管理的原始数据采集，采用单12V供电。采用ISA/EISA/MicroChannel扩充总线进行城市地铁电磁兼容性测试无线通信控制的指令加载，结合DSP控制SEL1电平实现城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的总线传输控制，城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的初始化程序包括内核初始化和外设初始化，首先设定PLL_LOCKCNT寄存器，使用PLL中断唤醒功能进行系统时钟控制，当达到PLL_LOCKCNT设定的周期后，在A/D采样数据缓冲区测试地铁的电磁兼容性。执行如下交叉编译指令:电磁兼容自动化测试系统的串口数据传送到主控计算机，调用函数设置:在ARM网络控制协议下进行地铁兼容性测试模块的数据转发控制设计，将采集的块数据传送到主控计算机，调用函数hpe1432_setOverlap()设置模块，FIFO溢出，设置FIFO的大小，最终实现对地铁电磁兼容性自动化测试系统的软件开发设计。

3系统测试与实验分析

为了验证本文方法在实现地铁电磁兼容性自动化测试中的应用性能，进行系统调试与实现分析，初始化端口、并设置休眠时间(1s)。通过ARM无线传输技术实现远程控制和继电器控制，得到城市地铁电磁兼容性自动化测试系统的AD采样控制电路，在ARM网络控制协议下进行地铁兼容性测试模块的数据转发控制设计，根据自动化测试系统的控制字设备状态，使用物联网环境下的ARM灵活组网方式进行城市地铁电磁兼容性自动化测试系统控制网络模块设计，信号源产生1kHz的4种不同波形，在电磁兼容性测试系统的AD端设定256个采样点，设定的采集参数，重复采集，实现电磁的兼容性测试，得到测试结果如图7所示。分析图7得知，采用本文方法进行城市地铁电磁兼容性自动化测试的稳定性较高，流盘或返回采集的可靠性较好。

4结语

城市地铁电磁兼容性测试设计是建立在城市地铁电磁信号检测和特征分析基础上的，结合远程控制和无线通信技术，提高城市地铁电磁兼容性测试的智能性和自动控制能力。提出一种基于ARM的城市地铁电磁兼容性自动化测试系统设计方案。系统包括上位机传输模块、电磁兼容控制模块、AD采样模块、接收发送模块、总线控制模块以及人机接口模块等。将采集的城市地铁电磁兼容性测试系统控制数据通过上位机模块进行总线控制和串口通信，在ARM网络控制协议下进行地铁兼容性测试模块的数据转发控制设计，根据自动化测试系统的控制字设备状态，进行电磁兼容自动化测试系统的串口设计。在集成的VisualDSP++环境下实现地铁电磁兼容性自动化测试系统的硬件开发设计和软件设计。测试结果表明，设计的地铁电磁兼容性自动化测试系统的稳定性较高，具有很好的电磁兼容性测试能力。

作者：张京一 单位：西安铁路职业技术学院