下一代机车电台嵌入式软件系统设计与实现.docx

下一代机车电台嵌入式软件系统设计与实现下一代机车电台全称为下一代机车综合无线通信电台 ( 以下简称 NCIR), 安装于机车或动车组 , 是铁路行车调度指挥的重要组成终端 , 供司机持续保持车地通信 ,NCIR 就像铁路行车调度指挥的嘴巴和耳朵 , 是目前铁路行车调度指挥的重要保障手段之一。 随着铁路行车调度业务发展 , 特别是高速铁路的发展 ,NCIR 从增强设备可靠性、提高设备扩展能力、提高可维护性等作为设计目标 , 运用新技术的发展成果 , 进行设备的全新架构设计。本文基于 NCIR全新硬件架构进行研究 , 并从软件的视角进行设计与实现 , 研究内容如下 : 软件系统框架构建通过研究各种设计模式、 协议栈分层指导思路等文献 , 结合 NCIR全新硬件架构 , 对技术需求中平台和工具模块进行提取、 归类、优化 , 构建符合需求的可靠性高、扩展性强、维护性优的软件系统框架 , 重点对基础框架模板进行详细论述。 基础公共模块设计与实现对于层次化协议模型进行详细设计与实现 , 对 CAN总线、 UART、以太网特性深入研究 , 设计整体上展现特性到共性的思辨过程 , 同协议栈分层指导思想一致 , 即越往上层越共性化、 越往下层越特性化 , 进而对对语音模数转换及编解码、公共协议转换进行详细设计 , 通过基础公共模块的设计可达到提高模块的灵活性、 复用性和扩展性等目标。 冗余切换机制设计与实现冗余设计是解决设备单点故障的最有效方式 , 也是极大提高系统可靠性的基础。 冗余设计涉及三个模块 , 即总线的冗余切换 , 控制单元的冗余备份与数据同步、 关键通信单元降级切换。 维护模块设计与实现维护模块含程序升级、数据下载、在线监测等 , 重点对线路数据库维护进行了展开设计, 对线路数据库的运行机制、制作方式、模拟校核、升级维护进行详细设计与实现。本文对NCIR关键问题的研究和设计 , 并实现了一台可靠性高、 扩展性强、维护性好的 NCIR演示样机 , 该研究成果产品化后将为铁路行车调度指挥系统的高速发展提供了重要保障。同时相信本文的观点、思路、研究内容对铁路通信终端业内设计者或者地铁轻轨通信终端等其他行业的设计者具有一定的参考价值 , 或者说能起到抛砖引玉的作用。