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1、铁路应答器报文译码策略软件设计【摘要】本文根据欧洲FFFIS编解码规范，结合实际应用要求，提出了应答器报文译码的软件实现方法。与硬件译码不同的是，该方法主要是针对微处理器平台译码而设计，满足了不同需求，降低产品的应用成本。【关键词】FFFIS；应答器报文；译码策略；移窗应答器作为列车自动控制系统(ATP)的关键设备，其内存储的报文(包括如线路坡度、线路速度等路段信息)为列车的安全行驶提供了保障。便携式的应答器报文检测仪能有效地读取其中的报文并提取出信息，给维护工作带来了方便。国内也有相关研究，但都是基于硬件译码方式，本文提出一种基于软件方式的报文译码实现方法。该应用不针对高速状
2、态下对应答器进行报文读取译码，因此对译码速度的要求相对较低。与基于硬件实现的应答器报文译码的高成本、高功耗相比，采用软件译码方式则可有效的降低功耗和成本，也突出了便携式产品的一个优点。1.FFFIS编解码原理1.1应答器报文格式FFFIS编解码策略是EUROSIG制定的一种面向可靠性传输的铁路应答器报文编码算法，经过该算法编码的报文在传输过程中具有极强的抗干扰性，可有效的减小如位滑动、位插入等传输差错概率。编码后的传输报文的格式主要有两种：长报文为1023bits,短报文为341bits；用比特流可表示为bn-1,bn-2,...,bl,bO(其中n二nL=1023,或者n=n
3、S=341),报文格式如图1所示。1.2编码步骤1.FFFIS译码策略的软件实现2.1软件实现的可行性方案分析(1)对接收的报文码流先按照长报文方式进行译码处理，若译码成功则返回；否则转入短报文译码处理。(2)根据式(5)可知，先按照长报文方式进行译码处理，若译码成功则返回；若"奇偶校验”过程中出现Sf(x)=0的情况，则转入短报文译码处理。(3)上述两种方案相结合的方案。假设对截取的报文码流译码的最大次数为N,将N分为m次循环处理，每次循环译码次数上限为ni(i=l-m),则三者间满足关系式。译码处理过程中按照先长报文后短报文方式，若在长报文处理过程的"奇偶校验”步骤出现Sf
4、(x)=0的情况，则转入进行短报文方式进行进一步验证，若译码成功则返回；否则继续进行长报文方式处理，直至达到每次循环设定的上限ni后，转入执行短报文处理，直至译码成功或数据处理完毕。三种方案的优缺点：方案一缺点是当接收的报文码流为长报文类型时，耗时较少；若为短报文类型时，耗时则较多。方案二的缺点是当接收的报文码流传输未出现差错时，耗时较少；但容易因传输差错导致译码失败，若报文码流为长报文类型，但传输过程中出现差错，长报文处理过程中可能出现为Sf(x)=O,则被误认短报文类型，该方案就可能译码失败。方案三主要结合了上述两种方案的优点，同时通过设定每次循环的译码处理次数上限，采取长
5、短报文交替处理，并对特殊情况单独处理的方式，平衡了译码过程中的耗时时间。基于上述的讨论，本文将采用方案三实现应答器报文译码策略。2.2译码策略软件设计流程与高速铁路应答器译码相比，便携式应答器报文检测仪对软件译码速度的要求相对较低，那么在译码取样过程中只需截取一定长度的码流进行译码处理。针对上述的方案三，具体实施步骤如下：(1)接收缓冲区设定：根据FFFIS编码策略，为提高可靠性，接收机须对报文码流进行取窗译码，其长度为(n+r)bits,n为一条完整报文长度(nL=1023,nS=341),r为额外位(rL=77,rS=121)；窗口移位的上限值为7500bits,若移位超过
6、了该上限值，则r=n,因而定义报文接收缓冲区的长度为1194,数据宽度为8bitso(2)“窗口移动”的实现：窗口移动的数据宽度以为字节为单位(FFFIS规范中规定的移窗的宽度可为任意位[1])。为提高译码效率，“窗口移动”采用FIFO方式实现。当译码不成功时，进行移窗操作无需进行数据的移位处理，只需对FIFO的队头和队尾进行操作即可，如图3所示。除FIFO的出队(fifo_pull_bytes())和入队(fifo_push_bytes())操作外，增加FIFO的'‘读"(fifo_read_bytes())功能,该操作不改变FIFO的属性，这样做方便奇偶校验过程的载入数据。
7、FIFO大小为256bytes,L为报文窗口长度(字节)。(1)奇偶校验：根据FFFIS编解码要求，需对“取窗”数据的前nbits进行奇偶校验，依次“读”出FIFO中的数据进行校验计算，若校验通过则继续后续处理；否则载入进行“窗口移动”。1.测试结果将该方法应用于32位微处理器平台AT32UC3A0512进行测试验证，工作频率为48Mhz,测试结果的数据由串口打印，如图7所示。由于处理器的频率限制，在译码最坏的情况下,耗时可能较长。若应用中对译码速度有特殊要求，可选择主频较高的微处理器。为提
