專利名稱：基于dsp的列車電空制動控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于DSP的列車電空制動控制器，其以DSP和 FPGA為核心，采用MCU實現多功能實時通信的列車電空制動控制器，屬于 列車電空制動控制器技術領域。
背景技術：
目前廣泛應用的列車制動控制器都是針對空氣制動系統設計的。fii* 我國鐵路運輸^^見模電氣化，制動系統^目應演變為以電制動為主，電制 動力不足時以空^i翁助制動的制動方式，這就需要一種適用于電磁制動和 空氣制動雙重控制方式的控制器。
目前，國內尚無針對上述制動方式的列車電空制動控制器。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供基于
DSP的列車電空制動控制器，其適用于電磁制動和空氣制動雙重控制方式。 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下基于DSP的列車 電空制動控制器，其特征^i且成包括FPGA芯片、DSP芯片、MCU芯片， 所述的FPGA芯片通過FPGA8位總線與人一幾接口連4妄，通過FPGA16位總線 與多路選擇器、鎖存器、數才辭爭換器連接，通過DSP16位總線與DSP芯片、 靜態存儲器連接，分別通過光電隔離模塊與才對以信號調理電路、功率驅動 電路連接；所述的DSP芯片通過SPI總線與才^t轉換器連接，通過SCI通 信線與MCU芯片連接，所述的多路選擇器、鎖存器分別通過光電隔離才狹 與數字信號調理電路連接，所述數才辭爭換器、4^t轉換器分別通過光電隔 離才狹與才對以信號調理電路連接。
本實用新型的有益效果如下本電空制動控制器的DSP芯片對氣缸壓力和列車速^L^饋信號進^f全測，并計算所需制動力，牽引變流器接受制 動信號后實施制動，當牽引變流器產生的電制動力不足時，dsp芯片發出
pwm信號，經過功率驅動才狹對^f各閥門實施同步氣制動以補;o斤需制動
力；本實用新型采用FPGA對不同速度等級的總線進行數據緩沖，以滿足不 同i4A等統悉線的存取時序；采用fpga對dsp夕K殳查詢，并采用中斷方式 與DSP交換數據，提高了系統控制的實時性；采用獨立的通訊處理器，實 現了多種通信方式，g誠高了通訊實時性，又提高了系Mit信擴展性。
圖1為本實用新型基于DSP的列車電空制動控制器結構示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖并結合實施例對本實用新型作進一步詳細描述。但是本 實用新型不限于所癥合出的例子。
如圖1所示，本實用新型基于DSP的列車電空制動控制器，其組成包 括FPGA芯片、DSP芯片、MCU芯片，FPGA芯片通過FPGA8位總線FPGA-8 與人機接口 1/0連接，通過FPGA16位總線FPGA-16與多路選擇器MUX、鎖 存器Latch、數才辭爭換器MC連接，通過DSP16位總線DSP-16與DSP芯片、 靜態存儲器SRAM連接，分別通過光電隔離模塊Q1、 Q2與才對以信號調理電 路DM1 、功率驅動電路PM連接；DSP芯片通過SPI總線SPI與才穀t轉換器 ADC連接，通過SCI通信線SCI-1與MCU芯片連接，多路選擇器MUX、鎖存 器Latch分別通過光電隔離模塊Q2、 Q3與數字信號調理電路AM連接，數 才辭爭換器DAC、才凝史轉換器ADC分別通過光電隔離模塊Q5、 Q6與才對以信號 調理電路DM2連接。如圖1所示的實施例中，DSP芯片通過IIC總線IIC 與電擦除##器EEPR0M、實時時鐘連接RTC。
本實用新型中，數字信號調理電路AM負責接收、發送數字信號，才對以 信號調理電路DM2負責接收、發送才對以信號，才對以信號調理電路DM1負責 接受i4^^饋的才對以信號，功率驅動電路PM負責發送閥門驅動信號。
本實用新型MCU可以以多種方式與通信終端交換數據，包括RS485總線、CAN總線、光纖；或以RS232、 USB兩種接口之一與個人計算機交換數 據。如圖1所示MCU芯片分別通過SCI總線SCI-2、 SCI-3、 SCI-4與RS232 串口、 USB串口、光纖連接0F,通過SCI總線SCI-5經光電隔離才缺Q7 后與CAN總線CAN、 RS845總線連-接RS845。
本實用新型的MCU芯片也可通過SCI總線與RS232串口 、 USB串口 、 光纖中的一種連^接，實現與計算才幾的凝:據交換。
本實施例中選用TI公司帶16位夕卜部數據總線接口的TMS320F2812 DSP 作為核心控制芯片，其內部包含用于^^則脈寬的硬件捕獲單元以及P麗發 生單元。外擴了 512K的SRAM作為DSP的外部務賭器。FPGA選用Xilinx 7>司的SpartanIIS150,與SRAM共享DSP的外部數據總線。FPGA連接DSP 的外部數據總線、夕卜設總線和/4/L接口總線，通過FPGA對不同i4^等級的 總線進行數據緩沖。
DSP通過硬件捕獲單iW列車速^^饋信號進e^則，并計算所需制 動力，制動力信號通過DAC變換^^對以信號傳送給牽引變流器實施制動。 當牽引變流器產生的電制動力不足時，DSP通過P麗發生單元發出電磁閥 驅動信號，經過功率驅動才^fe^;^對^^各閥門實施同步氣制動以補^^斤 需制動力。
功率驅動才狄中采用CPLD進行多功能保護，可以對功率管過流，驅動 電路欠壓和非法驅動信號進行識別和保護動作；保護電路的時鐘失效也會 使CPLD封鎖輸出。
制動氣路的壓力由ADC對壓力傳感器的輸出電壓采樣得到，壓力信號 也作為電磁閥閉環控制的運算參數之一。
實時時鐘RTC用于提供當前時間。當發生故障時，對應的故障4V馬和 當前時間會凈皮DSP存入EEPROM,用于事后讀取。RTC和EEPROM采用IIC 總線與DSP相連。
BCU的通信由獨立的MCU負責，本實施例中采用NXP公司的ARM芯片， 其與DSP之間采用SCI接口通信。MCU可以通過不同的接口與夕卜部通信。RS232或USB接口用于與PC交換數據，包括上述的故障數據。RS485、 CAN 或光纖介質的接口用于和車載網絡通信。
系統的^lt調整和功能設置是通itA^U妄口實現的，由FPGA掃描4^: 并去"t牛動后將l俞入量i^i合DSP，同時DSP將輸出參數給FPGA,由其譯碼顯 示在數碼管上。
權利要求1、基于DSP的列車電空制動控制器，其特征是組成包括FPGA芯片、DSP芯片、MCU芯片，所述的FPGA芯片通過FPGA8位總線與人機接口連接，通過FPGA16位總線與多路選擇器、鎖存器、數模轉換器連接，通過DSP16位總線與DSP芯片、靜態存儲器連接，分別通過光電隔離模塊與模擬信號調理電路、功率驅動電路連接；所述的DSP芯片通過SPI總線與模數轉換器連接，通過SCI通信線與MCU芯片連接，所述的多路選擇器、鎖存器分別通過光電隔離模塊與數字信號調理電路連接，所述數模轉換器、模數轉換器分別通過光電隔離模塊與模擬信號調理電路連接。
2、 根據權利要求1所述的基于DSP的列車電空制動控制器，其特征是 所述的DSP芯片通過IIC總線與電擦除##器、實時時4f連4妾。
3、 才艮據權利要求2所述的基于DSP的列車電空制動控制器，其特征是 所述的MCU芯片通過SCI總線與RS232串口、 USB串口、光纖中的一種連 接。
4、 根據權利要求2所述的基于DSP的列車電空制動控制器，其特征是 所述的MCU芯片分別通過SCI總線與RS232串口 、 USB串口 、光纖連接。
5、 根據權利要求3或4所述的基于DSP的列車電空制動控制器，其特 征是所述的MCU芯片通過SCI總線經光電隔離4狹后與CAN總線、RS845 總線連4妄。
專利摘要基于DSP的列車電空制動控制器，其組成包括FPGA芯片、DSP芯片、MCU芯片，FPGA芯片通過FPGA8位總線與人機接口連接，通過FPGA16位總線與多路選擇器、鎖存器、數模轉換器連接，通過DSP16位總線與DSP芯片、靜態存儲器連接，分別通過光電隔離模塊與模擬信號調理電路、功率驅動電路連接；DSP芯片通過SPI總線與模數轉換器連接，通過SCI通信線與MCU芯片連接，多路選擇器、鎖存器分別通過光電隔離模塊與數字信號調理電路連接，數模轉換器、模數轉換器分別通過光電隔離模塊與模擬信號調理電路連接。本實用新型采用FPGA對不同速度等級的總線進行數據緩沖，以滿足不同速度等級總線的存取時序；系統控制的實時性高；實現了多種通信方式，既提高了通訊實時性，又提高了系統通信擴展性。
文檔編號G05B19/042GK201298159SQ20082018683
公開日2009年8月26日 申請日期2008年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者劉寅虎, 楊 周, 江崇民 申請人:南車南京浦鎮車輛有限公司