基于ARM Cortex-M3的LAS信號控制單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于ARMCortex-M3的LAS信號控制單元，控制單元電路包括ARMCortex-M3、平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯主機接口、非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯MMI接口、第一開關(guān)選擇電路，第二開關(guān)選擇電路和電源電路；采用ARMCortex-M3單片機的AD功能及PWM功能，對音頻信號進行AD采集、PWM還原；檢測音頻信號中是否包含820Hz(±10Hz)的LAS音，當檢測到含有LAS音時，將其抑制或最大衰減；當檢測到語音信號中不包含LAS音時，向MMI發(fā)送報文，通過MMI向司機發(fā)出提示，本發(fā)明的有益效果是：調(diào)車過程中，自動檢測LAS音，提示調(diào)車司機通話鏈路保持完好，無需司機進行其他操作；只針對Fo=820Hz，Df=20Hz的LAS音進行處理，不影響通話質(zhì)量。
【專利說明】基于ARM Cortex-M3的LAS信號控制單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及基于ARM Cortex_M3的LAS信號控制單元，用于對音頻信號進行采樣、還原，在確保音頻信號盡量完整的前提下，檢測特定頻率(820Hz ±20Hz)信號。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在鐵路調(diào)車系統(tǒng)中，為保證調(diào)車司機安全進行調(diào)車作業(yè)，需要調(diào)車員用手持設備對其進行作業(yè)指導，調(diào)車員要與調(diào)車司機時刻保持通話，以確保調(diào)車司機調(diào)車安全，調(diào)車司機則以是否進行通話來判斷與調(diào)車員之間的通話鏈路是否保持良好，當調(diào)車司機聽不到調(diào)車員講話時，調(diào)車司機無法判斷通話是否正常。
[0003]UIC (歐洲鐵路聯(lián)盟)在 FRS (Function Requirement Specification)和 SRS(System Requirement Specification)中提出 Cab Radio 設備應該具備 Shunting Mode(調(diào)車模式)，其中LAS (鏈路確認信號)就是用來提示調(diào)車司機與調(diào)車員的通話鏈路完好，要實現(xiàn)上述要求，必須有相應的設備，而目前國內(nèi)調(diào)車系統(tǒng)中尚未有廠家生產(chǎn)此類檢測該信號的裝置，在文獻中也未見相關(guān)技術(shù)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對鐵路調(diào)車系統(tǒng)操作需要，提供一種基于ARM Cortex-M3的LAS信號控制單元的設計方案，基于ARM Cortex_M3系列單片機構(gòu)成LAS控制單元的最小系統(tǒng)，以求通過本發(fā)明實現(xiàn)對LAS音的檢測，與Cab Radio的顯示終端建立連接，并通過顯示終端對LAS音進行提示，使調(diào)車司機可以通過操作顯示終端取消檢測LAS功能和屏蔽LAS提示音。
[0005]本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的:基于ARM Cortex_M3的LAS信號控制單元，其特征在于，控制單元電路包括ARM Cortex-M3、平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯主機接口、非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯麗I接口、第一開關(guān)選擇電路，第二開關(guān)選擇電路和電源電路；
ARM Cortex-M3通過AD端口與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，通過DA端口與非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路連接，通過10端口分別與第一繼電器、第二繼電器 端連接，
平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路的輸入端與14芯主機接口連接；14芯主機接口用于連接CabRadio ；
非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路的輸出端與14芯麗I接口連接；14芯麗I接口用于連接顯示終端(麗I)；
第一開關(guān)選擇電路包括第一繼電器，第一繼電器的線圈端由ARM Cortex-M3的一個10端控制，常開端連接ARM Cortex-M3的TXD端，常閉端連接14芯主機接口 TXD端，公共端連接14芯麗I接口的TXD端；第二開關(guān)選擇電路包括第二繼電器，第二繼電器的線圈端由ARM Cortex-M3的一個10端控制，常開端連接平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路的輸入端，常閉端連接MMI音頻輸入端，公共端連接14芯主機接口的音頻輸出端；
平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路包含轉(zhuǎn)換電路和放大電路；
非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路包含轉(zhuǎn)換電路、放大電路以及濾波電路；
電源電路為整機供電。
[0006]LAS控制單元安裝在Cab Radio和顯示終端(MMI)之間，連接方式采用14芯電纜，基于ARM Cortex-M3單片機構(gòu)成LAS信號控制單元的最小系統(tǒng)，利用單片機的AD/DA功能實現(xiàn)音頻信號的采集/還原，通過RXD/TXD實現(xiàn)與Cab Radio顯示終端的串口通信；
采用ARM Cortex-M3單片機的AD功能及DA功能，對音頻信號進行AD采集、DA還原；檢測音頻信號中是否包含820Hz (± 10Hz)的LAS音，當檢測到含有LAS音時，將其抑制或最大衰減；當檢測到語音信號中不包含LAS音時，向顯示終端發(fā)送報文，通過顯示終端向司機發(fā)出提示。
[0007]當需要檢測LAS信號時，麗I向LAS控制單元發(fā)送報文，ARM Cortex_M3單片機控制第二繼電器的狀態(tài)為:斷開常閉端，閉合常開端；
來自于Cab Radio的平衡信號經(jīng)由平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為非平衡信號，輸入到ARM Cortex-M3單片機的AD端，ARM Cortex_M3單片機對信號進行AD采集，檢測信號中是否包含820Hz (±10Hz)的LAS音，當檢測到信號中不包含LAS信號時，ARM Cortex_M3單片機先控制第一繼電器狀態(tài)為:斷開常閉端，閉合常開端；由LAS單元通過串口向MMI發(fā)送報文，麗I向司機發(fā)出提示；
當不需要檢測LAS信號時，MMI向LAS控制單元發(fā)送報文，ARM Cortex_M3單片機第二控制繼電器保持常閉端處于閉合狀態(tài)，平衡信號直接由Cab Radio傳送到顯示終端(MMI)，此時司機可通過麗I的揚聲器聽到LAS信號音。
[0008]基于ARM Cortex-M3的LAS信號控制單元功能實現(xiàn)過程包括:
1、司機選擇是否檢測LAS信號:當MMI向LAS控制單元發(fā)送檢測報文時，單片機控制第二繼電器斷開常閉端，閉合常開端；當麗1向LAS控制單元發(fā)送停止檢測報文時，單片機控制第二繼電器閉合常閉端，斷開常開端；
2、將平衡信號轉(zhuǎn)換成非平衡信號，送入到單片機的AD端口；
3、通過單片機進行AD采集處理，檢測其中是否包含820Hz(± 10Hz)的LAS音，如果檢測到缺失LAS音，通過單片機的串口向MMI發(fā)送提示報文；
4、單片機DA還原信號，經(jīng)過濾波后，轉(zhuǎn)換成平衡信號，發(fā)送到MMI；
5、司機可選擇是否收聽LAS音，當司機選擇收聽LAS音時，可通過MMI向LAS控制單元發(fā)送報文，LAS控制單元將不會抑制或衰減820Hz的LAS音，通過繼電器選擇直接將LAS音送入到麗I揚聲器中；
6、當LAS控制單元向MMI發(fā)送報文時，單片機通過第一控制繼電器，使其狀態(tài)為:斷開常閉端，閉合常開端，暫停主控與MMI之間的通信，待報文發(fā)送成功之后，恢復Cab Radio與麗I之間的通信。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:通過本發(fā)明實現(xiàn)1、調(diào)車過程中，自動檢測LAS音，提示調(diào)車司機通話鏈路保持完好，無需司機進行其他操作；2、只針對Fo=820Hz，Df=20Hz的LAS音進行處理，不影響通話質(zhì)量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1、基于ARM Cortex-M3的LAS信號控制單元電路框圖圖2、本發(fā)明應用基本框圖；
圖3、信號處理流程圖；
圖4、電源電路原理圖；
圖5、平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路圖；
圖6、平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路圖；
圖7、第一開關(guān)選擇電路圖；
圖8、第二開關(guān)選擇電路圖。
【具體實施方式】
[0011]為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明:
如附圖1至圖8所示，基于ARM Cortex-M3的LAS信號控制單元，控制單元電路包括ARMCorteX-M3、平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯主機接口、非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯麗I接口、第一開關(guān)選擇電路，第二開關(guān)選擇電路和電源電路；ARM Cortex-M3通過AD端口與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，通過DA端口與非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路連接，通過10端口分別與第一繼電器、第二繼電器 端連接，
平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路的輸入端與14芯主機接口連接；14芯主機接口用于連接CabRadio ；
非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路的輸出端與14芯麗I接口連接；14芯麗I接口用于連接顯示終端(麗I)；
第一開關(guān)選擇電路包括第一繼電器，第一繼電器的線圈端由ARM Cortex-M3的一個10端控制，常開端連接ARM Cortex-M3的TXD端，常閉端連接14芯主機接口 TXD端，公共端連接14芯麗I接口的TXD端；第二開關(guān)選擇電路包括第二繼電器，第二繼電器的線圈端由ARM Cortex-M3的一個10端控制，常開端連接平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路的輸入端，常閉端連接MMI音頻輸入端，公共端連接14芯主機接口的音頻輸出端；
LAS控制單元采用ARM Cortex-M3系列中的LPC75176單片機構(gòu)成最小系統(tǒng)，主要應用LPC75176單片機的AD/DA功能和串口收發(fā)功能。
[0012]電源電路，為LAS控制單元提供5V、3.3V、L 8V
由ARM Cortex-M3控制第一繼電器控制，切換Cab Radio、LAS控制單元、MMI三者之間的串口通信通道，默認狀態(tài)為:連接Cab Radio與MMI之間的串口通路，當LAS控制單元(ARM Cortex-M3)檢測不到LAS信號時，通過控制第一繼電器將開關(guān)切換到常開狀態(tài)，連接LAS控制單元與MMI之間的串口通路。
[0013]由ARM Cortex-M3控制第二繼電器:選擇是否檢測LAS信號，LAS控制單元默認不檢測LAS信號，第二繼電器保持Cab Radio與MMI之間的連接，來自于Cab Radio的信號直接發(fā)送到麗I端。
[0014]第一開關(guān)選擇電路由晶體管、電阻器件以及繼電器構(gòu)成，其中晶體管構(gòu)成開關(guān)電路；
第二開關(guān)選擇電路由晶體管、電阻器件以及繼電器構(gòu)成，其中晶體管構(gòu)成開關(guān)電路；平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路包含轉(zhuǎn)換電路和放大電路；轉(zhuǎn)換電路由變壓器T1及阻容元件組成，放大電路由運算放大器及阻容元件組成；
非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路包含濾波電路、放大電路以及轉(zhuǎn)換電路；濾波電路由阻容元件組成，放大電路由運算放大器及阻容元件組成，轉(zhuǎn)換電路由變壓器Τ2及阻容元件組成。
[0015]根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
【權(quán)利要求】
1.基于ARMCortex-M3的LAS信號控制單元，其特征在于，控制單元電路包括ARMCorteX-M3、平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯主機接口、非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路、傳輸平衡信號的14芯麗I接口、第一開關(guān)選擇電路，第二開關(guān)選擇電路和電源電路；ARM Cortex-M3通過AD端口與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，通過DA端口與非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路連接，通過10端口分別與第一繼電器、第二繼電器端連接，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路的輸入端與14芯主機接口連接；14芯主機接口用于連接CabRadio ；非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路的輸出端與14芯麗I接口連接；14芯麗I接口用于連接顯示終端(麗I)；第一開關(guān)選擇電路包括第一繼電器，第一繼電器的線圈端由ARM Cortex-M3的一個10端控制，常開端連接ARM Cortex-M3的TXD端，常閉端連接14芯主機接口 TXD端，公共端連接14芯麗I接口的TXD端；第二開關(guān)選擇電路包括第二繼電器，第二繼電器的線圈端由ARM Cortex-M3的一個10端控制，常開端連接平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路的輸入端，常閉端連接MMI音頻輸入端，公共端連接14芯主機接口的音頻輸出端；平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路包含轉(zhuǎn)換電路和放大電路；非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路包含轉(zhuǎn)換電路、放大電路以及濾波電路；電源電路為整機供電LAS控制單元安裝在Cab Radio和顯示終端(MMI)之間，連接方式采用14芯電纜，基于ARM Cortex-M3單片機構(gòu)成LAS信號控制單元的最小系統(tǒng)，利用單片機的AD/DA功能實現(xiàn)音頻信號的采集/還原，通過RXD/TXD實現(xiàn)與Cab Radio顯示終端的串口通信；采用ARM Cortex-M3單片機的AD功能`及DA功能，對音頻信號進行AD采集、DA還原；檢測音頻信號中是否包含820Hz (± 10Hz)的LAS音，當檢測到含有LAS音時，將其抑制或最大衰減；當檢測到語音信號中不包含LAS音時，向顯示終端發(fā)送報文，通過顯示終端向司機發(fā)出提示；當需要檢測LAS信號時，MMI向LAS控制單元發(fā)送報文，ARM Cortex_M3單片機控制第二繼電器的狀態(tài)為:斷開常閉端，閉合常開端；來自于Cab Radio的平衡信號經(jīng)由平衡_非平衡轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為非平衡信號，輸入到ARM Cortex-M3單片機的AD端，ARM Cortex_M3單片機對信號進行AD采集，檢測信號中是否包含820Hz (±10Hz)的LAS音，當檢測到信號中不包含LAS信號時，ARM Cortex_M3單片機先控制第一繼電器狀態(tài)為:斷開常閉端，閉合常開端；由LAS單元通過串口向MMI發(fā)送報文，麗I向司機發(fā)出提示；當不需要檢測LAS信號時，MMI向LAS控制單元發(fā)送報文，ARM Cortex_M3單片機第二控制繼電器保持常閉端處于閉合狀態(tài)，平衡信號直接由Cab Radio傳送到顯示終端(MMI)，此時司機可通過麗I的揚聲器聽到LAS信號音。
2.基于ARMCortex-M3的LAS信號控制單元功能實現(xiàn)過程包括:1、司機選擇是否檢測LAS信號:當MMI向LAS控制單元發(fā)送檢測報文時，單片機控制第二繼電器斷開常閉端，閉合常開端；當麗1向LAS控制單元發(fā)送停止檢測報文時，單片機控制第二繼電器閉合常閉端，斷開常開端；2、將平衡信號轉(zhuǎn)換成非平衡信號，送入到單片機的AD端口；3、通過單片機進行AD采集處理，檢測其中是否包含820Hz(± 10Hz)的LAS音，如果檢測到缺失LAS音，通過單片機的串口向MMI發(fā)送提示報文；4、單片機DA還原信號，經(jīng)過濾波后，轉(zhuǎn)換成平衡信號，發(fā)送到MMI；5、司機可選擇是否收聽LAS音，當司機選擇收聽LAS音時，可通過MMI向LAS控制單元發(fā)送報文，LAS控制單元將不會抑制或衰減820Hz的LAS音，通過繼電器選擇直接將LAS音送入到麗I揚聲器中；6、當LAS控制單元向MMI發(fā)送報文時，單片機通過第一控制繼電器，使其狀態(tài)為:斷開常閉端，閉合常開端，暫停主控與MMI之間的通信，待報文發(fā)送成功之后，恢復Cab Radio與麗I之間的通信。
3.如權(quán)利要求1所述的基于ARMCortex-M3的LAS信號控制單元，其特征在于，LAS控制單元采用ARM Cortex-M3系列中的LPC75176單片機構(gòu)成最小系統(tǒng)，主要應用LPC75176單片機的AD/DA功能和串口收發(fā)功能。
4.如權(quán)利要求1所述的基于ARMCortex-M3的LAS信號控制單元，其特征在于，電源電路為LAS控制單元提供5V、3.V、l.8V電源。
5.如權(quán)利要求1所述的基于ARMCorteX-M3的LAS信號控制單元，其特征在于，第一開關(guān)選擇電路包括由晶體管構(gòu)成的繼電器驅(qū)動電路；第二開關(guān)選擇電路包括由晶體管構(gòu)成的繼電器驅(qū)動電路。
6.如權(quán)利要求1所述的基于ARMCortex-M3的LAS信號控制單元，其特征在于，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換電路包含轉(zhuǎn)換電路和放大電路；轉(zhuǎn)換電路由變壓器T1及阻容元件組成，放大電路由運算放大器及阻容元件組成；非平衡-平衡轉(zhuǎn)換電路包含濾波電路和轉(zhuǎn)換電路；濾波電路由阻容元件組成，`轉(zhuǎn)換電路由變壓器T2及阻容元件組成。
【文檔編號】H04B1/40GK103701485SQ201310696941
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】王立東, 路遠, 時勇 申請人:天津七一二通信廣播有限公司