基于ARM技術的DS6系列驅動單元盒測試工裝的設計

高 峰，馮 明

（沈陽鐵路信號有限責任公司，遼寧沈陽110025）

1 引言

隨著我國鐵路建設的快速發展，為了保證列車行車安全，鐵路電務系統對信號設備的需求和依賴程度日漸增多，與此同時對信號設備的質量、和可靠性、穩定性的要求也日益嚴苛。因此保證產品質量，實現產品“零缺陷”是企業發展的重中之重。

DS6系列動態驅動單元盒由兩種產品組成，分別為DS6-DTH2型動態驅動單元盒和DS6-DTH2-TW型駝峰動態驅動單元盒，兩種動態驅動單元盒工作機制相同，只在控制信號輸入和公共信號的端子定義上不同。兩種動態驅動單元盒分別適用于DS6-11型聯鎖系統和TW2型駝峰控制系統接口設備，負責接收控制系統動態驅動信息，驅動JPXC-1000型偏極繼電器，控制相關設備動作（道岔、轉轍機等），每臺驅動單元盒可完成4組偏極繼電器的控制工作。為了保證動態驅動單元盒的可靠輸出和產品質量，使產品在出廠前能夠順利完成相應功能的電氣性能測試，因此開發設計了基于ARM技術的DS6系列動態驅動單元盒測試工裝，并完成了下位機軟件和上位機軟件的開發調試工作。

該套測試工裝通過上位機讀取產品條碼，選擇被測試產品類型，ARM芯片接收上位機的控制命令后，通過控制機制的選擇，切換單元盒控制信號輸入和公共信號端的選擇，使一套工裝可以滿足兩種產品的測試需求。

2 系統硬件設計

2.1 測試電路原理

圖1 測試電路工作原理圖

以DS6-DTH2-TW型駝峰動態驅動單元盒的硬件測試電路為例進行介紹，測試電路原理如圖1所示。該電路主要由信號發生器、偏極1000繼電器、驅動單元盒、數字秒表、A/B倒機電源及A/B機024V公共信號端等組成。驅動單元盒可接收8路控制輸入信號（A組4路、B組4路），輸出4組驅動信號，可控制4臺偏極1000繼電器動作。驅動單元盒的工作指標主要表現在驅動單元盒的驅動下偏極1000繼電器的緩吸緩放時間的長短及驅動單元盒輸出電壓峰值的大小上，驅動單元盒的工作指標如表1所示。

表1 駝峰單元盒主要技術指標

2.2 測試工裝硬件組成

按照測試電路工作原理，以ARM芯片為核心設計了驅動單元盒測試工裝，該設備由電源輸入及電壓轉換電路、控制信號輸出電路、驅動輸出電路、ARM控制執行電路及ARM外圍電路和上位機通信電路等組成。設計需要解決兩類單元盒測試信號切換、A/B 路工作電源切換、測試工裝下位機與上位機通信、控制信號驅動、采集等問題。測試工裝硬件工作原理框圖如圖2所示。

（1）電源輸入及電壓轉換電路。該模塊主要用于為整個測試工裝提供電源支持，電路設計時增加了測試柱，便于工作電壓的測量及調整，其工作原理如圖3所示。

圖2 驅動單元盒測試工裝工作原理框圖

圖3 工裝電源輸入及電壓轉換原理

圖4 控制信號公共端切換電路

圖5 驅動電源盒A/B 路工作電源切換電路

圖6 ARM芯片外圍電路

（2）控制信號公共端切換電路。該模塊用于完成兩類動態驅動單元盒公共信號的選擇切換，ARM通過控制TLP627光耦的導通，來驅動DS2YS-DC5V繼電器動作，完成對兩類驅動單元盒公共信號選擇，其工作原理如4所示。

（3）驅動電源盒A/B 路工作電源切換電路。該模塊主要完成驅動單元盒A/B 路工作電源切換功能，用于檢測驅動單元盒在聯鎖或駝峰系統的A/B機倒機時，能否完成A/B控制信號的輸出，驅動偏極繼電器。

（4）ARM外圍電路。外圍電路主要由電源輸入端、232通信接口、看門狗復位信號等組成，其工作原理如圖6所示。

圖7 主函數流程圖

3 軟件設計

3.1 ARM程序設計

駝峰驅動單元盒測試工裝下位機程序完成的主要功能為：測量上位機指定通道的緩吸時間、緩放時間、輸出電壓參數，并將測量結果發送給上位機。

主函數流程如圖7所示，程序在初始化和與上位機通信之后，進入中斷模式，在串口中斷響應函數中，對接收到的上位機命令信息進行判斷識別，根據識別的結果來執行相應的程序，執行完函數之后重新進入中斷模式，等待上位機的下一次命令信息。

下位機軟件主要子函數的功能介紹如下。

（1）串口功能（中斷）。LPC2214提供了2個uart串口，本程序僅用uart0,中斷為串口接收中斷。串口uart0主要實現的功能為接收上位機發送的信息，并且依據已經定義好的通信協議進行判斷。如判定結果為真，向上位機發送正確標志并跳轉至相應的執行函數，如判定結果為假，則向上位機發送錯誤標志而并不執行任何操作。

（2）通信函數在初始化函數之后，執行通信函數。通信函數的功能為：依據既定通信協議，與上位機按既定順序收發數據，由于通信函數收發的數據具有先后順序，所以用查詢方式來應用串口。除通信函數外，串口一律采用中斷方式。

（3）兩類單元盒測試切換函數。由于兩類單元盒在動態脈沖信號公共端、輸出端口管腳等有一些不同，所以在測試之前，需要上位機指定板卡的類型。程序流程圖如圖8所示。

圖8 單元盒切換函數流程圖

（4）電壓、緩吸時間測試函數。電壓、緩吸時間測試函數是本程序的核心，本函數根據上位機發送的通道信息（A1-A4、B1-B4）來執行相應的通道測試函數，執行程序流程圖如圖9所示。

圖9 電壓、緩吸時間測試函數流程圖

3.2 上位機程序設計

上位機軟件在設計上使用VB語言進行編程和建立函數調用關系，軟件在設計中解決了VB程序與下位機的CAN通信和excel表格的數據交互問題。軟件向用戶提供掃描槍掃描產品條形碼編號的功能、根據產品編號自動生成測試流程、用戶可以點擊測試界面上測試流程中的測試項來完成測試項的測試、根據測試結果自動生成電子報表，保存測試記錄，并對測試記錄的版本進行控制。軟件設計流程如圖10所示，測試界面如圖11所示。

圖10 上位機軟件設計流程圖

圖11 上位機軟件測試界面

4 結論

實際應用證明，驅動單元盒測試工裝的測量結果與人工搭建的測試電路的測量結果最大偏差僅為2%，完全能滿足測試的精度要求，且該工裝有效地管理了電路板的測試流程及測試方法，提高了測試效率，自動生成的電子測試記錄表，避免了人工填寫的錯誤和紙張對電路板的靜電影響，對提高產品的質量具有重要意義。DS6系列驅動單元盒測試工裝的使用，提高了所交付產品的質量，同時能夠縮短所交付產品的供貨周期，作為有形的產品帶來了無形的經濟效益。

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