應答器傳輸模塊生產(chǎn)測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

郭小龍 劉國旭

沈陽鐵路信號有限責任公司 遼寧 沈陽 110025

引言

應答器傳輸系統(tǒng)由車載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分組成，車載設(shè)備包括：應答器傳輸模塊（BTM）和天線單元（CAU），地面設(shè)備包括：應答器和地面電子單元（LEU）。

安裝在軌道中央的應答器自身不需要外加電源，在列車運行期間，車載BTM 通過天線單元不停地向地面輻射能量，應答器接收天線單元輻射的功率而工作，將內(nèi)部的編碼信息或LEU的編碼信息（僅限有源應答器）發(fā)送給BTM，BTM 將接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給車載控制核心單元。

目前，通信自主化BTM在生產(chǎn)測試時只根據(jù)BTM記錄板的運行記錄進行設(shè)備異常分析，缺乏對“B”接口通信數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，不能實時測試BTM的工作狀態(tài)，無法形成閉環(huán)測試。為保證BTM設(shè)備批量生產(chǎn)時生產(chǎn)質(zhì)量的管控、產(chǎn)品功能滿足要求，設(shè)計適用于測試需求的BTM主機生產(chǎn)測試系統(tǒng)，將MVB通信總線作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，從而使測試軟件與BTM實現(xiàn)互聯(lián)，實現(xiàn) BTM “B接口”通信數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，實時解析判斷BTM的工作狀態(tài)，實現(xiàn)BTM設(shè)備整機生產(chǎn)測試。

1 測試系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)

BTM與CTCS3-300T車載ATP主機控制單元之間通過MVB接口進行通信，其接口稱為“B”接口。

測試系統(tǒng)通過模擬車載主機控制單元，將MVB通信總線作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，從而使系統(tǒng)與BTM實現(xiàn)互聯(lián)，達到動態(tài)仿真的目標，通過實時解析“B”接口通信數(shù)據(jù)，來判斷BTM的工作狀態(tài)，實現(xiàn)BTM的測試。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，BTM主機、天線單元、工業(yè)計算機、接口適配器、直流穩(wěn)壓電源、控制器、可控應答器等共同構(gòu)成測試系統(tǒng)。接口適配器（MVB卡）安裝在工業(yè)計算機內(nèi)，完成工業(yè)計算機與BTM主機之間的接口轉(zhuǎn)換，被測BTM經(jīng)D電纜與天線單元連接，可控應答器與控制器相連，置于天線單元的上方，控制器經(jīng)USB接口與工業(yè)計算機連接。

圖1 測試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

工業(yè)計算機內(nèi)設(shè)計車載主機模擬軟件（模擬ATP）和BCU控制軟件[1]：①車載主機軟件負責測試系統(tǒng)的主控工作，與BTM主機進行通信。通過實時解析BTM主機的通信端口數(shù)據(jù)，解析當前BTM的工作狀態(tài)、應答器報文等，并將應答器報文信息反饋給BCU，由BCU模塊比對發(fā)收報文的一致性。②BCU控制軟件負責應答器報文的寫入、比對。軟件通過控制器（BCU）激活可控應答器（Balise）發(fā)送FSK信號，天線單元接收該信號后經(jīng)D電纜傳輸給BTM主機，BTM主機將處理后的應答器報文信息及狀態(tài)等發(fā)送給車載主機，BCU模塊接收車載主機軟件反饋的應答器報文數(shù)據(jù)，形成閉環(huán)測試。

2 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

CTCS3-300T列控車載設(shè)備采用MVB總線為基礎(chǔ)，一主多從的總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的各個單元采用主從方式點對點通信，在主站和從站報文交互的過程中，從應用層面上，將主站和從站虛擬成若干個邏輯端口，實現(xiàn)主站、從站之間周期性的數(shù)據(jù)交互，此處BTM作為從設(shè)備，接收主站發(fā)送的命令消息，并向主站發(fā)送狀態(tài)或報文消息[2]。

本文設(shè)計的車載主機軟件用于模擬車載控制單元與BTM進

行通信及通信數(shù)據(jù)實時解析處理；BCU控制軟件用于對控制器進行控制，激活可控應答器和SOCKET數(shù)據(jù)采集、對比。

2.1 車載主機軟件設(shè)計

車載主機模擬軟件負責整個系統(tǒng)的運行，用于模擬主站，將MVB通信總線作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，從而使軟件與BTM實現(xiàn)互聯(lián)，達到動態(tài)的仿真，實現(xiàn)“B”接口通信，與BTM進行數(shù)據(jù)交互。

車載主機模擬軟件處理模塊如圖2所示：

圖2 車載主機軟件主要模塊

車載主機軟件主要包括：初始化MVB，根據(jù)界面設(shè)置的系統(tǒng)運行參數(shù)，對各個MVB端口組幀后，按照約束循環(huán)將車載主機發(fā)送幀發(fā)送給BTM，與BTM建立通信；實時接收BTM的發(fā)送幀，并對接收到的BTM發(fā)送幀進行CRC校驗、實時解析，解析出接收到的應答器報文信息和BTM當前的工作狀態(tài)。

向BTM主機發(fā)送的車載主機發(fā)送幀根據(jù)通信協(xié)議周期性發(fā)送，每次發(fā)送前對各個MVB端口重新對時、組幀后，把更新以后的發(fā)送幀發(fā)送至BTM，并將接收到BTM發(fā)送幀發(fā)送至車載主機形成完整的通信過程。

2.2 BCU模塊設(shè)計

BCU模塊主要負責應答器報文寫入、可控應答器的激活和車載模擬軟件反饋數(shù)據(jù)的采集和判斷。

BCU模塊通過主界面設(shè)置測試參數(shù)、選擇生成應答器報文，然后等待寫入控制器；應答器報文寫入、激活線程根據(jù)最近的一個報文激活時間進行判斷，在時間足夠且控制器有空閑的情況下，將未寫入?yún)^(qū)的報文寫入控制器，同時將該報文轉(zhuǎn)入已寫入?yún)^(qū)；到達應答器報文激活時刻，應答器報文寫入、激活線程向控制器發(fā)送激活命令，將該數(shù)據(jù)從已寫入?yún)^(qū)轉(zhuǎn)入已激活區(qū)[3]。SOCKET采集、比較線程接收車載主機模擬軟件發(fā)送的SOCKET數(shù)據(jù)后，與激活區(qū)的數(shù)據(jù)比較，判斷BCU模塊發(fā)送的報文與車載主機模擬軟件發(fā)送的SOCKET數(shù)據(jù)是否一致，形成應答器報文信息的環(huán)回比較。

BCU控制模塊如圖3所示：

圖3 BCU控制模塊

3 應用與結(jié)論

本文設(shè)計和實現(xiàn)的車載BTM生產(chǎn)測試系統(tǒng)，具有實時化、模塊化、自動化等特點，測試系統(tǒng)操作簡易，能夠?qū)崟r解析BTM的“B”接口通信數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了收發(fā)報文的閉環(huán)測試，實現(xiàn)BTM工作狀態(tài)的自動測試?？梢試栏竦暮Y選出工作狀態(tài)異常的BTM，提高了生產(chǎn)測試效率，提升了BTM產(chǎn)品出廠的質(zhì)量管控。

未來，可根據(jù)BTM生產(chǎn)測試需求進行測試系統(tǒng)功能擴展，增加不同通信總線（CAN，422）下的BTM測試。