探索基于arm和dsp的铁路信号测试仪设计（dsp部分）

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1、北京交通大学硕士学位论文基于ARM和DSP的铁路信号测试仪设计（DSP部分）姓名：武中奇申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：杨世武20080601北京交通大学硕士学位中文摘要摘要：UM71系列(包括ZPW-2000A)无绝缘轨道电路己成为我国铁路的主流制式，轨道电路的正常工作对行车安全意义重大。轨道信号失真或者受到噪声污染有可能导致铁路信号设备错误动作进而发生行车事故。通过对铁路信号做出监测以及判断，可以帮助信号设备维护人员对故障设备进行及时修复从而避免事故发生。本文设计了一种基于ARM／DSP双核结构的铁路信号测试仪，用以帮助设备维护人员及时检修故障设备。其中，DSP芯

2、片选用TI公司的32位浮点处理器TMS320VC33作为信号分析与处理的核心，实现信号的解调、频谱分析和细化处理等功能。本测试仪作为一种实时的信号检测设备，充分利用了浮点DSP芯片高效灵活以及系统可裁减的特性，因而更适合于现场环境的应用。本测试仪主要针对目前使用较为广泛的UM71、ZPW-2000A系统以及站内25Hz相敏轨道电路，实现对移频信号的数字解调、区间载波频率检测、信号幅度检测、站内轨道信号的相位角及其幅度检测等功能。本文着重分析了频谱细化技术中的ZFFT算法在实时信号分析中的应用，采用ZFFT算法可以在保证运算效率的同时提高频谱的分辨率。在此基础上，本文就这种算法提出了若干改

3、进措施并且通过MATLAB对该算法及其改进措施进行了软件仿真。同时本文完成了基于这种算法的DSP软件设计：为了提高系统实时性，DSP算法均采用汇编语言实现。理论分析和实验表明调制频率的分辨率可以达到0．03Hz，满足实际应用要求。此外，本文设计了测试仪的硬件结构，主要是VC33的外围器件及其与双口RAMCY7C028的接口电路，以及基于这个接U电路的通信规程。关键词：移频键控；轨道电路；ZFFT；TMS320VC33；频谱分辨率；MATLAB：中图分类号：U283．1北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTAbstract：UM71，includingZPW-2000A，joint-le

4、sstrackcircuithasbeendominatingChina’Srailway．Itissignificantfortrafficsafetywhentrackcircuitworkscorrectly．Thetracksignalinterferedwillleadtoerroractionofrailwaysignaldeviceandthentrafficaccidenthappens．Throughmonitoringofrailwaysignalandmakingajudgment，canhelpthetracksignalmaintainertorepairthe

5、failuredeviceandavoidaccidentoccurringThisthesisdesignsonekindofrailwaysignaltestinstrumentbasedonARM巾SPstructure．Theinstrumentcanhelpmaintainertorepairthemalfunctionequipment．Thethesisusesfloating-pointDSP-TMS320VC33asanintegralpartoftheinstrumenttocompletethesignaldemodulation，spectrumanalysisa

6、nddetailedtreatment．Asakindofreal．timesignaltestinstrument，ittakesfulladvantageofthefloating-pointDSPchipwhichisefficientandflexible，SOtheinstrumentisverysuitabletobeappliedinthefield，TheapplicationareaofthisinstrumentmainlycoverstheUM71，ZPW-2000Aand25Hzphasedetectingtrackcircuit．Thefunctionofthi

7、ssignaltestinstrumentincludesdigitaldemodulationofFSKsignal，sectioncarrierwave’sfrequencydetection，signalamplitudemeasurement，stationsignal’Sphaseandamplitudemeasurement．ThisthesisfocusesontheapplicationofZFFTalgorithm