基于STM32的軸溫報(bào)警器通訊模塊測試軟件設(shè)計(jì)

張虎

摘 ?要：針對某型號客車軸溫報(bào)警器的通訊模塊故障率偏高、檢修工作量大的問題，文章設(shè)計(jì)了基于STM32的程序?qū)崿F(xiàn)通訊模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)功能測試。介紹了采用調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)RS232串口的遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)，詳細(xì)介紹了通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)客車軸溫報(bào)警器各自獨(dú)立對等的工作，軟件采用IAR編譯環(huán)境。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方案可以有效解決客運(yùn)列車軸溫報(bào)警器通訊模塊故障率偏高的問題。

關(guān)鍵詞：軸溫報(bào)警器;STM32;獨(dú)立對等

中圖分類號：TP274.2 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）36-0009-01

1 ?概 ?述

鐵路運(yùn)輸是現(xiàn)代交通運(yùn)輸中的重要手段，為了確保高速運(yùn)行下列車安全運(yùn)行，列車上都安裝了超速防護(hù)和集中式客車軸溫報(bào)警器等安全裝置?？蛙囕S溫報(bào)警器在軸溫達(dá)到警戒值以后會自動報(bào)警，提醒有關(guān)人員及時采取防范措施，確保列車運(yùn)行安全[1]。我國鐵路干線密布，客運(yùn)列車數(shù)量多，一列客車可以掛20多節(jié)車廂，運(yùn)行時每節(jié)車廂都要配備一個軸溫報(bào)警器。因此，軸溫報(bào)警器的數(shù)量需求龐大。

某型號軸溫報(bào)警器主要由單片機(jī)控制器、液晶顯示器、直流開關(guān)電源和調(diào)制解調(diào)器等組成。該型號軸溫報(bào)警器在數(shù)模兼容、數(shù)字濾波、抗干擾和可靠性等方面的優(yōu)勢使其很快在客運(yùn)列車軸報(bào)器的使用中占據(jù)了市場。由于各種原因，此型軸報(bào)器的通訊模塊故障率偏高，檢修工作量大，故需設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)通訊模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)功能測試。

2 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

測試時將待測軸溫報(bào)警器報(bào)與標(biāo)準(zhǔn)軸溫報(bào)警器用廣播線對接（不分主從），兩者通過Modem（調(diào)制解調(diào)器）相連接，待測機(jī)通過J-Link JTAG連接到PC機(jī)，通過IAR編譯器調(diào)試程序，若數(shù)據(jù)收發(fā)正常則設(shè)備內(nèi)通訊模塊的軟硬件合格，測試結(jié)果顯示在PC機(jī)屏幕上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)選用Cortex-M3內(nèi)核的STM32F107VCT6單片機(jī)，該處理器資源豐富能對多個操作并行執(zhí)行，滿足設(shè)計(jì)的要求[2]。

根據(jù)EIA-RS-232C 接口標(biāo)準(zhǔn)：遠(yuǎn)距離通信采用Modem時，需要9根信號線;近距離只需要3根信號線。這些信號線由接口電路提供，以便與Modem或終端進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與控制。測試系統(tǒng)提供了2個標(biāo)準(zhǔn)RS232串口，連接STM32中的異步串行收發(fā)器。工作中Modem還需經(jīng)過了一個變壓器獲得更大的輸出功率后與另一個Modem相連接。Modem的外接變壓器的原理圖，如圖1所示。

3 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 ?多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)

一般的分主從模式的通訊中主機(jī)需要不停的詢問從機(jī)是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)之間不能相互通信，需通過主機(jī)作為中間中轉(zhuǎn)站。而當(dāng)主機(jī)需要處理某個緊急問題時，不得不等待問詢叢機(jī)結(jié)束后再處理，即浪費(fèi)了主機(jī)和從機(jī)的時間，又容易在處理緊急情況時出現(xiàn)系統(tǒng)的崩潰。該型號軸溫報(bào)警系統(tǒng)中，每一臺控制顯示器既是主機(jī)，也是從機(jī)。它是通過順序發(fā)送的方式來完成信息交換的。當(dāng)某一臺儀器發(fā)送信息時，其它機(jī)器都處于接收狀態(tài)，發(fā)送完成后就轉(zhuǎn)變成接收狀態(tài)，克服了主從模式主機(jī)輪詢的缺點(diǎn)，各個終端軸溫報(bào)警器也由被動變?yōu)榱酥鲃?。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是所有的信息全部共享，速度快，即使某一臺儀器發(fā)生故障，也不會使網(wǎng)絡(luò)癱瘓。這種通訊模式也稱之為多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式[3]。

3.2 ?主程序編寫

通信協(xié)議的設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，很多時候單機(jī)片之間的通信環(huán)境都是比較好的，協(xié)議不是很復(fù)雜。測試通信程序流程圖，如圖2所示。

①數(shù)據(jù)雙方均使用9 600 kbps的速率傳輸數(shù)據(jù)，A機(jī)和B機(jī)不分主從通信，使用查詢方式互相接收和發(fā)送信息，下面以A機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時B機(jī)接收數(shù)據(jù)為例。

②雙機(jī)開始數(shù)據(jù)傳輸時，A機(jī)發(fā)送呼叫信號11H啟動握手過程，詢問B機(jī)是否可以接收數(shù)據(jù)。

③B機(jī)接收到握手信號后，如果同意接收數(shù)據(jù)則應(yīng)當(dāng)信號01H，表示等待接收，否則發(fā)應(yīng)答信號00H，表示暫時不能接收數(shù)據(jù)。

④A機(jī)在發(fā)送呼叫信號后等待，直接接收B機(jī)的應(yīng)答信號00H，才確認(rèn)完成握手協(xié)議過程，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，否則，A機(jī)繼續(xù)發(fā)送呼叫信號。

⑤B機(jī)在接收完數(shù)據(jù)后，將根據(jù)最后的檢驗(yàn)結(jié)果判斷接收是否正確，正確就向主機(jī)發(fā)送AAH，表示接收成功，發(fā)送FFH，表示錯誤，要求重發(fā)。

⑥A機(jī)接收到AAH字節(jié)，則表示通信結(jié)束，否則A機(jī)重發(fā)這組數(shù)據(jù)。根據(jù)流程圖進(jìn)行了通信主體程序的編寫。

4 ?結(jié) ?語

串行通信具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且串行通信有一定的糾錯力，并且成本比較低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在串口調(diào)試助手的調(diào)試界面運(yùn)行得到了通過，結(jié)果表明該程序與設(shè)計(jì)思想可以有效解決此型軸報(bào)器的通訊模塊故障率偏高的問題，該通訊模塊已經(jīng)運(yùn)用于實(shí)際產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張家棟，田宏萍.關(guān)于列車安全狀態(tài)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)的研究[J].內(nèi)燃機(jī) ? 車，2000，（11）.

[2] 李寧.基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大

學(xué)出版社，2008.

[3] 胡明飛，楊艷，漆靜群，等.基于RS485的多主機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)[J].自動 ? 化儀表，2015，（7）.