ABB模塊3BSE012610R1

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優(yōu)點(diǎn),，是現(xiàn)代鐵路機(jī)車行駛中的速度控制信號,。它可以準(zhǔn)確確定列車的位置，與鐵路機(jī)車安全運(yùn)行有密切的關(guān)系,。為確保信號接收系統(tǒng)接收到準(zhǔn)確,、實(shí)時有效的信號，要求移頻信號發(fā)送系統(tǒng)在發(fā)送高精度移頻信號的同時,，能夠保證自身系統(tǒng)的故障檢測,。

現(xiàn)有的移頻信號發(fā)送系統(tǒng)，使用特定頻率晶振和CMOS器件,，頻率相位精度低,、通用性差，無法實(shí)現(xiàn)多載頻信號之間的自動切換,，而且自檢能力不高,，不能達(dá)到實(shí)時故障檢測，無法適應(yīng)我國高速列車發(fā)展的需要,。因此,，設(shè)計一種新型的移頻信號發(fā)送系統(tǒng)就成為一個迫在眉睫的問題。本文提出采用雙CPU保護(hù)下的FPGA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移頻信號發(fā)送的設(shè)計方案,，以FPGA為系統(tǒng)核心,，采用固定16MHz頻率晶振，完成CPU時序控制下FPGA的邏輯功能,。在保證移頻信號高相位精度的前提下,，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動多載頻信號切換和實(shí)時故障檢測。

本文選用的FPGA芯片是Xilinx公司推出的XC4005E-4IPQ100,，該類型芯片具有5000大邏輯門（MaxLogicGate）,，其中可配置邏輯模塊（CLB）196個，以14×14矩陣結(jié)構(gòu)排列,；輸入輸出模塊（IOB）112個,。可實(shí)現(xiàn)616級觸發(fā)器（Flip-Flops）,，具有并行模式配置能力,，存儲器容量為95？008bits,。使用亞微米多層金屬材料加工方法,，使系統(tǒng)時鐘速率高達(dá)80MHz,，而內(nèi)部執(zhí)行速度可以達(dá)到150MHz。

該類型芯片在原有XC3000系列芯片的基礎(chǔ)上,，增加了內(nèi)部軟啟動結(jié)構(gòu)和時鐘驅(qū)動輸入輸出模塊的數(shù)目,，并且提供了可選擇雙向RAM存儲器。

2系統(tǒng)設(shè)計原理

系統(tǒng)設(shè)計原理如圖1所示,，該系統(tǒng)以雙CPU保護(hù)下的FPGA為核心,，配以輔助的前置光耦防護(hù)和后置安全與門及功率放大器。輸入為國家標(biāo)準(zhǔn)的鐵路用18路低頻信息和4種載頻觸發(fā)信號,，輸出相應(yīng)的調(diào)制后高精度移頻正弦信號,。其中，4種載頻可以由觸發(fā)信號直接控制,，自動切換,。

FPGA內(nèi)部邏輯被設(shè)計為分頻器、計數(shù)器,、編碼器、存儲器,、觸發(fā)器和電子開關(guān)等部分,。經(jīng)過邏輯組合，實(shí)現(xiàn)低載頻信息編碼,、相位連續(xù)移頻信號調(diào)制和移頻信號檢測計數(shù)等三個主要功能,，并接收CPU的控制信號，完成與CPU間的數(shù)據(jù)傳輸,。

雙CPU使用W78E58型單片機(jī),。主、副CPU各自獨(dú)立工作,，分別向FPGA發(fā)送控制信號,，讀取低載頻信息編碼和移頻檢測計數(shù)結(jié)果，并以此為判據(jù)進(jìn)行移頻信號發(fā)送精度檢測,。發(fā)現(xiàn)誤碼情況,，即時關(guān)閉安全與門，切斷移頻信號發(fā)送通道,，保證故障安全,。主、副CPU之間,，每個程序循環(huán)周期通信一次,，以確認(rèn)對方處于正常工作狀態(tài)。

福建石屹科技有限公司

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