LKJ2000检修.ppt

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1、LKJ2000监控装置检修培训监控装置检修培训哈密电务段车载设备车间哈密电务段车载设备车间设备检修工区设备检修工区2013年年10月月2目录第一章 监控装置的电路原理第二章 故障处理的一般方法第三章 常见故障的处理3第二章 装置的电路原理 2.1 系统原理 2.2 监控记录插件原理 2.3 地面信息处理插件原理 2.4 通信插件原理 2.5 模拟量输入/出插件原理 2.6 数字量输入插件原理 2.7 数字量输入/出插件原理 2.8 电源插件原理 2.9 过压抑制板原理 2.10 屏幕显示器硬件原理 2.11 母板的主要功能 2.12 扩展通信板的主要功能42.1.1 系统原理系统原理系统说明系

2、统说明一、系统说明一、系统说明LKJ2000型监控装置车载部分主要由主机箱、显示器、事型监控装置车载部分主要由主机箱、显示器、事故状态记录器（选件）、速度传感器、压力传感器、双针故状态记录器（选件）、速度传感器、压力传感器、双针速度表组成。装置主机采用双套热备冗余工作方式，由速度表组成。装置主机采用双套热备冗余工作方式，由A、B两组完全独立的控制单元组成，每组单元都有完整的信号两组完全独立的控制单元组成，每组单元都有完整的信号输入及控制输出接口模块连接，单元内部各不带输入及控制输出接口模块连接，单元内部各不带CPU的插的插件之间采用件之间采用VME并行总线与监控记录插件连接，不带并行总线与监控

3、记录插件连接，不带CPU的插件包括模拟量输入的插件包括模拟量输入/出插件、数字量输入插件、数字量出插件、数字量输入插件、数字量输入输入/出插件及电源插件；带出插件及电源插件；带CPU的插件之间采用的插件之间采用CAN标标准串行总线连接，这些模块包括监控记录插件、地面信息准串行总线连接，这些模块包括监控记录插件、地面信息处理插件及通信插件。系统内部串行通信网络也采用处理插件及通信插件。系统内部串行通信网络也采用A、B两组冗余方式。两组冗余方式。A、B组两个监控记录插件之间采用同步通组两个监控记录插件之间采用同步通信方式进行数据交换。主机箱与显示器及事故状态记录器信方式进行数据交换。主机箱与显示器

4、及事故状态记录器之间采用与主机箱内部网络相同的双路之间采用与主机箱内部网络相同的双路CAN网络进行连接。网络进行连接。系统原理框图如下图所示：系统原理框图如下图所示：52.1.1 系统原理系统原理系统说明系统说明62.1.1 系统原理系统原理系统说明系统说明监控记录插件的监控记录插件的MC68332系统是监控装置的核心。它负责对各种系统是监控装置的核心。它负责对各种外部信息进行采样并根据采集的数据和自行设定的数据对制动设备外部信息进行采样并根据采集的数据和自行设定的数据对制动设备进行控制。进行控制。色灯信号及机车工况信息由色灯信号及机车工况信息由MC68332通过数字量输入插件、数字通过数字量

5、输入插件、数字量输入量输入/出插件的并行口采集。出插件的并行口采集。模拟量输入模拟量输入/出插件负责频率信号、模拟信号的采集（输入）及输出：出插件负责频率信号、模拟信号的采集（输入）及输出：模拟量输入信号通过模拟量输入模拟量输入信号通过模拟量输入/出插件的信号条件变换电路出插件的信号条件变换电路A/D转换器进行转换器进行A/D转换后，送上数据总线，由转换后，送上数据总线，由MC68332进行读取、进行读取、处理。处理。速度、转速信号通过模拟量输入速度、转速信号通过模拟量输入/出插件信号的信号条件变换电路出插件信号的信号条件变换电路后送到后送到MC68332的的TP输入口，由输入口，由MC683

6、32再进行处理。再进行处理。速度输出信号由速度输出信号由MC68332输出，通过模拟量输入输出，通过模拟量输入/出插件的信号出插件的信号调整电路，调整电路，D/A转换、转换、V/I转换后驱动双针速度表。转换后驱动双针速度表。72.1.1 系统原理系统原理系统说明系统说明通信插件通过通信插件通过CAN总线与总线与MC68332交换信息，通过交换信息，通过RS485串串口与外部设备（如口与外部设备（如TAX2）交换信息。）交换信息。地面信息处理插件通过地面信息处理插件通过CAN总线接收总线接收MC68332送出的信号制式，送出的信号制式，送出的过绝缘节（送出的过绝缘节（JYJ）信息则送到）信息则送

7、到MC68332的外部中断的外部中断IRQ4端，由监控记录插件的端，由监控记录插件的CPU进行过机校正处理。同时地面进行过机校正处理。同时地面信息处理插件（含点式信息接收模块），接收点式信息发码装置信息处理插件（含点式信息接收模块），接收点式信息发码装置发送的点式信息，并通过双口发送的点式信息，并通过双口RAM实现与实现与TMS320系统之间的系统之间的信息传递。并通过信息传递。并通过CAN总线把点式信息传送给监控记录插件。总线把点式信息传送给监控记录插件。常用制动、紧急制动继电器接点输出由常用制动、紧急制动继电器接点输出由MC68332通过数字量输通过数字量输入入/出插件的并行口控制。出插件

8、的并行口控制。MC68332通过通过CAN总线与显示器、事故状态记录器交换信息。总线与显示器、事故状态记录器交换信息。机车机车110V电源经过过压抑制板进行滤波及干扰信号吸收处理后送电源经过过压抑制板进行滤波及干扰信号吸收处理后送入电源板进行电源变换产生入电源板进行电源变换产生5V、15V、24V、12V等各路输出等各路输出电压。电压。82.1.2 系统原理系统原理VME总线概述总线概述二、二、VME总线概述总线概述1、VME总线是在总线是在VERSA总线和欧洲板结构基础上提出的开放总线和欧洲板结构基础上提出的开放式式32位标准总线，是用于实现信息传输的公共通路（位标准总线，是用于实现信息传输

9、的公共通路（VME是是Versa Module Europa的缩写的缩写）。）。VME总线的最大实际传输总线的最大实际传输率可达率可达30Mbps，其所有传输均采用异步控制方式，地址和数据，其所有传输均采用异步控制方式，地址和数据均以非多路复用的并行方式传输。均以非多路复用的并行方式传输。2、VME总线结构：总线结构：VME总线采用标准总线采用标准96针针DIN416针型连接针型连接器实现总线连接。器实现总线连接。3、VME总线主要由四组总线构成：总线主要由四组总线构成：A、数据传输总线：用于传输地址和数据信号。、数据传输总线：用于传输地址和数据信号。它包括：寻址线它包括：寻址线 A01-A3

10、1、AM0-AM5（地址修改码）、（地址修改码）、LWORD（长字）。数据线（长字）。数据线 D00-D31；控制线；控制线 AS（地址选通）（地址选通）、DS0-DS1（数据选通）、（数据选通）、BERR（总线出错）、（总线出错）、DTACK(数数据传输应答）、据传输应答）、WRITE（写信号）。（写信号）。92.1.2 系统原理系统原理VME总线概述总线概述B、仲裁总线：用于多处理器对总线资源占用权的裁决。、仲裁总线：用于多处理器对总线资源占用权的裁决。它包括：它包括：Bg0In Bg3In（总线授权（总线授权03输入）、输入）、Bg0OutBg3Out（总线授权（总线授权03输出）、输出

11、）、BR0 BR3(总线请总线请求求0-3)、BBSY（总线忙）、（总线忙）、BCLR（总线清除）。（总线清除）。C、优先中断总线：主要用于突发事件响应和处理。、优先中断总线：主要用于突发事件响应和处理。它包括：它包括：IRQ1 IRQ7（中断请求）、（中断请求）、IACK（中断应答）、（中断应答）、IACKIN（中断应答输入）、（中断应答输入）、IACKOUT（中断应答输出）。（中断应答输出）。D、公用总线：主要用于给各、公用总线：主要用于给各VME总线系统中功能模块提供服务。总线系统中功能模块提供服务。它包括：它包括：SYSRESET（系统复位）、（系统复位）、SYSCLK（系统时钟，（系

12、统时钟，16MHZ，占空比，占空比50%）、）、ERCLK（串行时钟）、（串行时钟）、SERDAT（串（串行数据）、行数据）、ACFAIL（交流故障）、（交流故障）、SYSFAIL（系统故障）。（系统故障）。4、LKJ2000型中型中VME总线采用单总线连接器，总线采用单总线连接器，96条信号线，支条信号线，支持持16位数据线，位数据线，24位地址线。由母板上的各位地址线。由母板上的各96针插座和各插件板针插座和各插件板上的上的96针插头共同实现针插头共同实现VME结构。结构。102.1.3 系统原理系统原理CAN总线总线三、三、CAN总线总线CAN(局域网控制器局域网控制器)属于现场总线的范

13、畴，它属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，现场总线是当今自动化领域技术发通信网络，现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持术支持。较之目前许多较之目前许多RS-485基于基于R线构建的分布式线构建的分布式控制系统而言，控制系统而言，基于基于CAN总线的分布式控制总线的分布式控制系统在以下

14、方面具有明显的优越性：系统在以下方面具有明显的优越性：112.1.3 系统原理系统原理CAN总线总线首先，首先，CAN控制器工作于多主方式，网络中的控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标取决于报文标识符识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节

15、点之间的数据通信实总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差；轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差；122.1.3 系统原理系统原理CAN总线总线其次，其次，CAN总线通过总线通过CAN控制器接口芯片控制器接口芯片82C250的两个输出端的两个输出端CANH和和CANL与物理与物理总线相连，而总线相连，而CANH端的状态只能

16、是高电平或端的状态只能是高电平或悬浮状态，悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出

17、现问题，使得总线处于节点出现问题，使得总线处于“死锁死锁”状态。状态。132.1.3 系统原理系统原理CAN总线总线而且，而且，CAN具有的完善的通信协议可由具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。另所无法比拟的。另外，与其它现场总线比较而言，外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国

18、际标准的现场总线。这些特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前也是目前CAN总线应用于众多领域，具有强总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。劲的市场竞争力的重要原因。142.1.4 系统原理系统原理双机热备双机热备原理介绍原理介绍四、双机热备工作原理介绍四、双机热备工作原理介绍为了提高工作可靠性，系统采用双为了提高工作可靠性，系统采用双机主从热备冗余方式，系统主机由机主从热备冗余方式，系统主机由A、B两组完全独立控制单元组成，两组完全独立控制单元组成，如下如下图所示：图所示：152.1.4 系统原理系统原理双机热备双机热备原理介绍原理介绍系统双机冗余结构示意图162.1.

19、4 系统原理系统原理双机热备原理介绍双机热备原理介绍1、双机中两个单元互为热备，两个单元同时工作，一个处、双机中两个单元互为热备，两个单元同时工作，一个处于主机工作状态，另一个处于备机工作状态，一旦主机单于主机工作状态，另一个处于备机工作状态，一旦主机单元任何一块插件或插件上的某一通道发生故障时，备机单元任何一块插件或插件上的某一通道发生故障时，备机单元的相应插件或相应通道将马上投入工作（电源插件和监元的相应插件或相应通道将马上投入工作（电源插件和监控记录插件除外）。当主机单元的监控记录插件或电源插控记录插件除外）。当主机单元的监控记录插件或电源插件发生故障时，备机单元将马上转为主机工作状态，

20、故障件发生故障时，备机单元将马上转为主机工作状态，故障单元将自动退出主机工作状态。监控记录插件的单元将自动退出主机工作状态。监控记录插件的1B灯点亮，灯点亮，表示其正处于主机工作状态。表示其正处于主机工作状态。2、双机中每组单元都有完整的信号输入及控制输出接口模、双机中每组单元都有完整的信号输入及控制输出接口模块。每组单元中块。每组单元中110V等级数字量输入等级数字量输入/输出模块、输出模块、50V等等级数字量输入模块及模拟量输入级数字量输入模块及模拟量输入/输出模块均是不带输出模块均是不带CPU的的插件，这些插件与主机插件，这些插件与主机CPU是通过是通过VME总线方式连接，而总线方式连接

21、，而地面信息处理、通信、显示器等单元部件，本身都有独立地面信息处理、通信、显示器等单元部件，本身都有独立的的CPU来处理本单元的信息，这些单元与主机来处理本单元的信息，这些单元与主机CPU之间通之间通过过CAN串行总线来交换信息。串行总线来交换信息。172.1.4 系统原理系统原理双机热备双机热备原理介绍原理介绍3、系统内部、系统内部CAN串行通信网络也采用串行通信网络也采用A、B组冗余方式工作。组冗余方式工作。A、B两组总线两组总线同时进行发送和接收，复位时系统以同时进行发送和接收，复位时系统以CANA为主，当为主，当CANA出现故障时自动出现故障时自动切换至以切换至以CANB为主。为主。4

22、、为了保证记录的数据的完整性和唯一、为了保证记录的数据的完整性和唯一性，备机不进行主动记录，备机记录的性，备机不进行主动记录，备机记录的数据来源于主机。数据来源于主机。182.1.5 系统原理系统原理电路原理电路原理分析方法分析方法五、电路原理分析方法五、电路原理分析方法由于LKJ2000型监控装置是一个多CPU系统，所以要明确各CPU的工作任务及相互之间的密切联系，要注意各CPU间信息交换方式。深入理解LKJ2000型比LKJ-93A型新增的双机冗余、CAN总线、VME总线等知识。在理解系统原理的基础上理解各插件的电路原理，学习各插件原理时，了解各主要芯片的功能、作用及其实现方法，弄清各信号

23、的走向。监控装置各功能模块以欧洲标准的插件方式联接，通过母板完成各插件的CAN总线连接、VME总线连接、输入/输出信号的连接。所以要通过母板明确各插件间的联系。192.2 监控记录插件原理监控记录插件原理监控记录插件负责完成监控运行参数的监控记录插件负责完成监控运行参数的记录和同步，通过记录和同步，通过CAN总线及总线及VME总线总线与其它插件或装置进行数据信息交换，与其它插件或装置进行数据信息交换，并具有将所记录的数据向转储器传送的并具有将所记录的数据向转储器传送的功能。其原理如下图所示：功能。其原理如下图所示：202.2 监控记录插件原理监控记录插件原理监控记录插件原理框图212.2 监控

24、记录插件原理监控记录插件原理本插件是监控装置的核心，它以本插件是监控装置的核心，它以32位单片机位单片机MC68332为核心器件。其主要的功能包括：为核心器件。其主要的功能包括：1、以预先存储在、以预先存储在EPROM(U5、U6)内的线路内的线路运行参数为依据，通过实时检测列车速度，计运行参数为依据，通过实时检测列车速度，计算列车的走行距离和限制速度，从而不断确定算列车的走行距离和限制速度，从而不断确定和校正列车的位置和控制速度；和校正列车的位置和控制速度；2、确定列车距信号机的距离，检测列车速度、确定列车距信号机的距离，检测列车速度是否超过限速；是否超过限速；3、实时采样列车制动管压力和内

25、燃机柴油机、实时采样列车制动管压力和内燃机柴油机转速或电力机车原边电流、电压；转速或电力机车原边电流、电压；222.2 监控记录插件原理监控记录插件原理4、控制数字量输入，继电器输出；、控制数字量输入，继电器输出；5、完成监控运行状态参数的记录和同步；、完成监控运行状态参数的记录和同步；6、提供系统内部的日历时钟；、提供系统内部的日历时钟；7、通过同步通信实现工作主机与热备主机之、通过同步通信实现工作主机与热备主机之间的数据交换；间的数据交换；8、通过双路、通过双路CAN串行通信总线或串行通信总线或VME并行总并行总线实现对系统其它功能模块的控制与管理。线实现对系统其它功能模块的控制与管理。9

26、、文件的转储传送功能；、文件的转储传送功能；10、向地面信息处理插件传递当前地面轨道电、向地面信息处理插件传递当前地面轨道电路信号制式及闭塞方法，并以中断方式接收地路信号制式及闭塞方法，并以中断方式接收地面信息处理插件的过节信号。面信息处理插件的过节信号。232.2.1 监控记录插件原理监控记录插件原理器件说明器件说明一、本插件主要器件说明一、本插件主要器件说明（一）主（一）主CPU介绍介绍 1、LKJ2000型监控装置的主型监控装置的主CPU选用选用MOTOROLA公司生产公司生产MC68K系列的系列的MC68332，242.2.1 监控记录插件原理监控记录插件原理器件说明器件说明2、新型监

27、控装置采用、新型监控装置采用MC68332作为主作为主CPU的优点：的优点：（1）由于具备高速输入功能，使得速度、转速等脉冲信号）由于具备高速输入功能，使得速度、转速等脉冲信号的测量变得非常容易，不需复杂的外部电路，其高速通道的测量变得非常容易，不需复杂的外部电路，其高速通道的分辨率为的分辨率为0.2s，可获得相当高的测量精度。，可获得相当高的测量精度。（2）PWM输出功能使模拟量输出功能更容易实现，无需输出功能使模拟量输出功能更容易实现，无需D/A转换器。转换器。（3）尽管）尽管MC68332还不能称为故障还不能称为故障安全型安全型CPU，但它具备很强的故障处理功能，可处理各种外部及内部故但

28、它具备很强的故障处理功能，可处理各种外部及内部故障，包括：中断错误、总线错误、非法指令、地址错误、障，包括：中断错误、总线错误、非法指令、地址错误、格式错误及除零错误等。作为以故障格式错误及除零错误等。作为以故障安全为研究重点安全为研究重点之一的新型监控来说，之一的新型监控来说，MC68332的故障的故障安全性能非安全性能非常重要。常重要。252.2.1 监控记录插件原理监控记录插件原理器件说明器件说明（4）MC68332最高可达最高可达16.78M的工作频率；采用流水线工的工作频率；采用流水线工作方式（即取指令和执行指令可重叠进行），此功能大大加快了作方式（即取指令和执行指令可重叠进行），此

29、功能大大加快了CPU运行速度，使得其处理速度远远高于普通的微处理器，复运行速度，使得其处理速度远远高于普通的微处理器，复杂的制动计算因而变得快速而准确。杂的制动计算因而变得快速而准确。（5）芯片的寻址范围宽、内部片选功能有利于最小的）芯片的寻址范围宽、内部片选功能有利于最小的CPU模块模块单元的组成。其内部数据处理能力达单元的组成。其内部数据处理能力达32位（外部数据总线宽度位（外部数据总线宽度为为16 位），具有位），具有16M字节的寻址空间，无需扩充地址总线即可字节的寻址空间，无需扩充地址总线即可满足寻址要求。满足寻址要求。（6）其内置异步和同步通信接口、内部）其内置异步和同步通信接口、内

30、部RAM以及内部片选逻以及内部片选逻辑功能大大简化了外围电路的设计，特别是它的内部定时处理器辑功能大大简化了外围电路的设计，特别是它的内部定时处理器单元（单元（TPU）可以脱离）可以脱离CPU独立工作，以相当高的分辨率专门独立工作，以相当高的分辨率专门处理处理16路输入路输入/输出通道，一方面大大减轻了输出通道，一方面大大减轻了CPU负担，另一方负担，另一方面也提高了速度、距离及转速等参数的测量精度。面也提高了速度、距离及转速等参数的测量精度。262.2.1 监控记录插件原理监控记录插件原理器件说明器件说明3、MC68332的组成模块的组成模块MC68332是采用模块化结构的芯片。是采用模块化

31、结构的芯片。具有不同功能的模块被设计在一个芯片具有不同功能的模块被设计在一个芯片内，这些模块主要有：中央处理器内，这些模块主要有：中央处理器CPU32、系统集成模块、系统集成模块SIM、队列串行、队列串行模块模块QSM、片上存储器、片上存储器RAM、定时处、定时处理器理器TPU等。等。模块功能见下页图：模块功能见下页图：272.2.1 监控记录插件原理监控记录插件原理器件说明器件说明68332功能模块功能模块282.2.1 监控记录插件原理监控记录插件原理器件说明器件说明模模 块块 名名 称称 特特 性性 CPU32 在MC68020基础上发展的32位CPU 系统集成模块SIM 控制外部总线输

32、入/输出，芯片选择，系统时钟，系统保护，测试功能 队列串行模块QSM 进行同步和异步串行通信 RAM模块 后备电源支持的2K片上RAM 定时处理器TPU 具有16通道定时器、计数器，用于控制内部和外部定时事件 MC68332的组成模块的组成模块292.2.2监控记录插件原理监控记录插件原理CPU最小系统最小系统二、二、CPU最小系统最小系统1、板内系统总线、板内系统总线（1）数据总线）数据总线D0-D15 （2）地址总线）地址总线A0-A23（3）控制总线）控制总线 302、复位电路、复位电路(DS1232)监控装置系统复位信号流程如下图监控装置系统复位信号流程如下图：复位信号流程示意图复位信

33、号流程示意图2.2.2监控记录插件原理CPU最小系统313、晶体振荡电路、晶体振荡电路MC68332 的最高工作频率为的最高工作频率为 16.78 MHz，本设计中采，本设计中采用外部用外部 EXTAL 提供提供 16MHz 的频率信号作为系统时钟。的频率信号作为系统时钟。频率产生由内置振荡电路和频率产生由内置振荡电路和 U37四脚晶振来完成。四脚晶振来完成。4、面板指示灯驱动电路、面板指示灯驱动电路U16（HC273）用来点亮面板指示灯）用来点亮面板指示灯(HL1A/BHL4A/B)，U36 用来点亮面板指示灯用来点亮面板指示灯(HL5A/BHL8A/B)。当当 HC273 输出为输出为“0

34、”时，点亮面板灯，为时，点亮面板灯，为“1”时灭灯。时灭灯。U16及及 U36 的数据闩入脉冲的数据闩入脉冲 CLK 由片选信号由片选信号 CS2和和 A16/或后形成，在或后形成，在 R/W 的上升沿，的上升沿，CLK将将 MC68332 送到总线上的数据锁存到送到总线上的数据锁存到 U16 及及 U36 中。中。HC273 的的 CLR（清零端接）（清零端接）RESET（复位信号）。（复位信号）。HC273 是带有清零端的八是带有清零端的八D锁存器。锁存器。2.2.2监控记录插件原理监控记录插件原理 CPU最小系统最小系统325、存储器电路及时钟电路、存储器电路及时钟电路（1）数据与程序存

35、储器电路）数据与程序存储器电路 U3/U4 27C4001、U5/U6 27C801（2）运行数据记录存储器电路）运行数据记录存储器电路U11(低低8位）、位）、U12（高（高8位）、位）、U13(低低8位）、位）、U14（高（高8位），（位），（DS1250）用于存储运行记录文）用于存储运行记录文件件（3）时钟电路）时钟电路 时钟电路由挂在数据总线上的自带备用电池的时钟电路由挂在数据总线上的自带备用电池的RAM芯片芯片U15（DS1386）及其外围电路组成）及其外围电路组成.2.2.2监控记录插件原理监控记录插件原理CPU最小系统最小系统332.2.3 串行通信接口三、串行通信接口三、串行通

36、信接口主主CPU（MC68332）的队列串行模块）的队列串行模块QSM提供了两个串行通信接口：提供了两个串行通信接口：A、串行通信接口、串行通信接口SCI，为异步串行通信接口；，为异步串行通信接口；B、队列式串行外部接口、队列式串行外部接口QSPI，为同步串行，为同步串行通信接口，用于与带有同步接口的外设通信。通信接口，用于与带有同步接口的外设通信。本插件中，用异步串行通信接口实现监控主机本插件中，用异步串行通信接口实现监控主机与转储器之间的通信，用队列式同步串行外部与转储器之间的通信，用队列式同步串行外部接口实现主备双机实时记录数据的一致性。接口实现主备双机实时记录数据的一致性。342.2.

37、4 双路CAN总线通信电路四、双路四、双路CAN总线通信电路总线通信电路1、双路、双路CAN供电电路供电电路 2、双路、双路CAN总线电路总线电路CAN总线是最早在我国得到应用的现场串行通信数据总线之一，总线是最早在我国得到应用的现场串行通信数据总线之一，它完成它完成ISO/OSI国际标准七层框架中物理层和数据链路层功能。国际标准七层框架中物理层和数据链路层功能。其主要特点有：其主要特点有：A、多主机依据优先进行总线访问；、多主机依据优先进行总线访问；B、无破坏性，基于竞争的仲裁；、无破坏性，基于竞争的仲裁；C、借助接收滤波的多地址帧传送；、借助接收滤波的多地址帧传送；D、远程数据请求；、远程

38、数据请求；E、配置灵活性；、配置灵活性；F、系统宽度数据相容性；、系统宽度数据相容性；G、错误检测和出错信令；、错误检测和出错信令；H、发送期间丢失仲裁或出错的帧可自动重新发送；、发送期间丢失仲裁或出错的帧可自动重新发送；I、暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离；、暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离；J、CAN总线标准支持全双工通信，传输速率可达总线标准支持全双工通信，传输速率可达1Mbps,节点节点数可达数可达256个。其容错能力和抗干扰能力强，传输安全性高。个。其容错能力和抗干扰能力强，传输安全性高。352.2.4 双路CAN总线通信电路LKJ2000型监

39、控装置系统内部采用型监控装置系统内部采用CAN总线总线作为串行通信网络，并采用作为串行通信网络，并采用CANA、CANB两两组冗余方式工作，以提高设备工作的可靠性。组冗余方式工作，以提高设备工作的可靠性。LKJ2000系统系统CAN总线上挂接的模块有：监总线上挂接的模块有：监控记录插件、地面信息处理插件、通信插件、控记录插件、地面信息处理插件、通信插件、I端显示器、端显示器、II端显示器以及事故状态记录器。端显示器以及事故状态记录器。其中每一个模块都分别通过其中每一个模块都分别通过CAN控制器、光电控制器、光电隔离、隔离、CAN总线收发器挂接到总线收发器挂接到CANA和和CANB两条独立的两条

40、独立的CAN总线上。总线上。362.2.4 双路CAN总线通信电路双端机车装两个显示器时，在两个双端机车装两个显示器时，在两个显示器内部加接匹配电阻，通过拨显示器内部加接匹配电阻，通过拨动显示器底板上动显示器底板上DIP开关开关S1设置。设置。当当S1的的5、6设置为设置为ON状态时，状态时，R1、R2分别作为分别作为CANA、CANB的匹配的匹配电阻。（在屏幕显示器与电阻。（在屏幕显示器与LKJ2000主机连接时，出厂设备已将主机连接时，出厂设备已将S1-5、6设置为设置为ON状态）。状态）。372.3 地面信息处理插件地面信息处理插件主要是完成地面轨道电路绝缘地面信息处理插件主要是完成地面

41、轨道电路绝缘节点的识别，为监控记录插件提供用以校正前方节点的识别，为监控记录插件提供用以校正前方信号机距离的绝缘节信号。并留有接收并处理地信号机距离的绝缘节信号。并留有接收并处理地面轨道点式或叠加信息（哈大线）的接口。面轨道点式或叠加信息（哈大线）的接口。LKJ-93A型监控装置的绝缘节检测插件对机车地型监控装置的绝缘节检测插件对机车地面感应器信号采用模拟电路进行滤波，而我国铁面感应器信号采用模拟电路进行滤波，而我国铁路信号的制式相对比较复杂，而每一种制式又必路信号的制式相对比较复杂，而每一种制式又必须有与之相对应的滤波电路，因此造成电路相对须有与之相对应的滤波电路，因此造成电路相对复杂，且不

42、能完全兼顾。为解决上述问题带来的复杂，且不能完全兼顾。为解决上述问题带来的诸多不便，在诸多不便，在LKJ2000型监控装置中，采用了数型监控装置中，采用了数字信号处理（字信号处理（DSP）技术实现数字滤波。）技术实现数字滤波。382.3 地面信息处理插件地面信息处理插件的工作原理是把从地面感应器感应地面信息处理插件的工作原理是把从地面感应器感应上来的信号经过本插件的放大处理，并传送给上来的信号经过本插件的放大处理，并传送给DSP 处处理器，然后由理器，然后由DSP处理器进行滤波、逻辑判断等处理，处理器进行滤波、逻辑判断等处理，检测过绝缘节的条件，并把产生的过绝缘节信息以脉检测过绝缘节的条件，并

43、把产生的过绝缘节信息以脉冲的形式传送给监控记录插件。冲的形式传送给监控记录插件。地面信息处理插件主要由四个功能单元组成：地面信息处理插件主要由四个功能单元组成：信息处理及信息处理及DSP最小系统；最小系统；模拟量输入单元；模拟量输入单元；信息交换单元（包括接收信息交换单元（包括接收轨道信息板轨道信息板信息及通过信息及通过CAN总线交换信息的通信模块）；总线交换信息的通信模块）；指示灯驱动电路单元。指示灯驱动电路单元。各个单元的电源供电由系统的电源模块提供。地各个单元的电源供电由系统的电源模块提供。地面信息处理插件电路原理框图如下图所示面信息处理插件电路原理框图如下图所示:392.3 地面信息处

44、理插件地面信息处理插件原理框图地面信息处理插件原理框图402.3.1 主要器件介绍一一、本插件主要器件介绍、本插件主要器件介绍（一）（一）TMS320F206TMS320F206介绍介绍TMS320F206TMS320F206是一种数字信号（是一种数字信号（DSPDSP）处理芯片。它结合）处理芯片。它结合了先进的哈佛总线结构、片内外设、片内存储器和高了先进的哈佛总线结构、片内外设、片内存储器和高效专用的指令系统使效专用的指令系统使TMS320F206TMS320F206具备以下优点：具备以下优点：1 1、32K X 1632K X 16字节的片内快闪字节的片内快闪EEPROMEEPROM减少了

45、系统的花费减少了系统的花费和促进了最小化。和促进了最小化。2 2、增强的、增强的TMS320TMS320结构设计提高了性能与多功能性。结构设计提高了性能与多功能性。3 3、F206F206芯片引脚与指令兼容于芯片引脚与指令兼容于C203C203芯片。芯片。4 4、F206 DSPF206 DSP的软件源代码兼容于的软件源代码兼容于C1XC1X和和C2X DSPC2X DSP且向上且向上兼容与第五代兼容与第五代DSPDSP（C5XC5X）。）。5 5、新的静态设计技术降低了电源的消耗并提高了对辐、新的静态设计技术降低了电源的消耗并提高了对辐射的承受能力。射的承受能力。412.3.1 主要器件介绍

46、数字信号处理器数字信号处理器DSP(DSP）是在模拟信号变换成数字信号以后进）是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的最快的CPU还快还快1050倍。在当今的数字化倍。在当今的数字化时代背景下，时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的旗手。业内人士预言，会革命的旗手。业内人士预言，DSP将是未来将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，

47、它将彻底变革人们产品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。的工作、学习和生活方式。422.3.2 各单元电路原理介绍二、各单元电路原理介绍二、各单元电路原理介绍1、信息处理及、信息处理及DSP最小系统最小系统2、模拟量输入单元、模拟量输入单元 主要组成元器件是隔离主要组成元器件是隔离DC-DC变换器变换器W1（DCP010505D）和隔离放大器）和隔离放大器OP1(ISO124)。地面信息处理插件的设计要求与其它单元要在电气上地面信息处理插件的设计要求与其它单元要在电气上保持隔离。本插件使用的保持隔离。本插件使用的DC-DC变换器变换器DCP010505D可由单电源实现双

48、路双极性的电压隔可由单电源实现双路双极性的电压隔离输出，此双路电源输出分别经过离输出，此双路电源输出分别经过R16，C23，C25及及R17，C24，C26的滤波，输出电源的滤波，输出电源+5VA和和-5VA供放大器使用。隔离放大器供放大器使用。隔离放大器ISO124用于模拟轨道信用于模拟轨道信息的隔离传输，此模拟信号经过息的隔离传输，此模拟信号经过TLC320AC02的的A/D变换后送给变换后送给DSP处理器处理器TMS320F206。电路如。电路如下图下图2-3-2所示所示 432.3.2 各单元电路原理介绍模拟量输入单元原理图模拟量输入单元原理图442.3.2 各单元电路原理介绍3、信息

49、交换单元、信息交换单元 地面信息处理插件与外部交换信息，主要包括两部地面信息处理插件与外部交换信息，主要包括两部分，一是地面信息处理插件（含点式信息接收模块），分，一是地面信息处理插件（含点式信息接收模块），接收点式信息发码装置发送的点式信息，通过双口接收点式信息发码装置发送的点式信息，通过双口RAM实现与实现与TMS320系统之间的信息传递。并通过系统之间的信息传递。并通过CAN总线把点式信息传送给监控记录插件；二是通过总线把点式信息传送给监控记录插件；二是通过两路两路CAN总线利用串行通信的方式与监控装置系统其总线利用串行通信的方式与监控装置系统其它单元交换信息（在此主要是接监控记录插件实

50、时传它单元交换信息（在此主要是接监控记录插件实时传送的当前的信号制式信息）。送的当前的信号制式信息）。CAN总线协议的实现利总线协议的实现利用用Intel的芯片的芯片TN82527，同时设计为两路实现，同时设计为两路实现CAN总线级的双路备份工作。另外使用了光耦完成电总线级的双路备份工作。另外使用了光耦完成电气隔离。（气隔离。（CAN电路原理参考监控记录插件部分）。电路原理参考监控记录插件部分）。信息交换单元的原理如下图所示：信息交换单元的原理如下图所示：452.3.2 各单元电路原理介绍信息交换的原理框图信息交换的原理框图462.3.2 各单元电路原理介绍 4、指示灯驱动电路、指示灯驱动电路