基于tetra地铁车站电台设计和实现

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1、基于TETRA地铁车站电台设计和实现　　摘要：结合轨道交通指挥调度通信需求，提出了基于满足陆地集群无线电（TETRA）数字集群无线通信技术的车站电台的解决方案。详述了基于数字集群的车站电台的设计思路和软硬件实现方案，并重点介绍车站电台实现过程中采用的关键设计和技术，并通过工程实践证明了方案的可行性和应用前景关键词：TETRA车站电台定制功能中图分类号：TP316文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）06-0189-021引言6随着城市人口的快速扩张和私家车的普及，交通拥堵成了各大城市面临的重大难题，从而促发了我国轨道交通项目建设高速发展，尤

2、其是近几年来，有过半的省会城市和经济发达的地级市有在建或者规划的轨道交通项目，目前已经建成的轨道交通项目已经超过50个，在这些轨道交通项目中，大部分采用TETRA数字无线集群系统作为调度指挥系统，在项目实施过程中，针对地铁用户的特殊需求，均需要使用TETRA系统提供的API进行有针对性的应用开发，开发内容一般包括调度台、车站台和车站电台。并且随着地铁调度的效率越来越高，发车节奏越来越紧凑，对无线调度系统的功能、容错能力和稳定性提出了更高要求，做为无线调度的重要组成部分车站电台也不例外，本文提出了基于TETTRA无线电台的车站固定台设计方案，本方案利用TET

3、RA标准电台提供的API，使用嵌入式软硬件平台进行设计，具有功能丰富、容错能力强、安装方便外形美观等特点。2主要功能车站台安装在车站值班室内，主要完成车站值班员与调度、列车司机和站内其他工作人员之间的语音通信和数据通信功能，另外根据地铁用户的特点还设计了下列定制功能：①车站广播功能；②降级接入功能；③自动录音功能；④站管区呼叫功能。3软硬件设计方案为了车站台安装方便，结构美观，车站台硬件采用分体式设计，分为主机和控制盒两个部分，两个部分独立安装，之间通过电缆连接（图1）。控制盒和主机之间的连接电缆包括控制电缆和音频电缆两条电缆，主机结构设计满足标准的19英

4、寸机架安装要求，高度为2U；控制盒采用话机式结构，安装方式为台面安装。一般情况下，机房和车站控制室和机房的距离均比较远，为了满足主机和控制盒的远距离安装需求，主机和控制盒之间的音频信号采用差分信号，控制信号使用RS422。6控制盒和主机分别使用一个控制器，这样设计及能保证固定台控制盒的小型化和美观性，有能保证固定台对各种不同厂商的TETRA电台的适应性。2.2控制盒设计如（图2）所示，车站台控制盒有LCD显示器模块，CPU控制模块、键盘模块、电源模块和手柄组成。由于控制盒需要实现的功能比较简单，所以控制盒的CPU使用单片机实现。LCD显示模块选用了一块12

5、8x64点阵的单色液晶显示模块。为了使用方便，控制盒共提供48个按键，为了节省单片机IO资源，设计了循环检测按键检测电路，其原理图如下：2.3主机的设计主机是车站台的关键部分，车站台的所有接口和主要的功能的实现都是通过主机完成。主机硬件主要包括电源模块、数字集群标准电台、主控板、接口板，硬件组成如（图3）所示。其中电源模块直接采用成熟的标准模块；数字集群标准电台为数字集群系统的无线电台终端，开放SB9600和PEI接口供二次开发；接口板提供主机上的所有硬件接口，主机控制板是主机的核心电路板，作为整个车站台的控制核心包含车站台主控制器，为了保证整机的性能，车

6、站台的主CPU选用了三星公司6的ARM9芯片S3C2410芯片作为主控芯片，该芯片最高主频可达200M，提供丰富外围接口和控制器，扩展性强，为车站台的功能实现提供了硬件保障。结合车站台的功能需求，车站台片上操作系统选用了嵌入式linux系统。车站台软件架构采用分层设计、整个软件体系突出系统裁剪便捷化、软件平台重用性最大化的特点。如（图4）所示，车站台软件架构由四层组成，分别为：启动加载（BOOTLOADER）系统引导层、嵌入式Linux操作系统层、动态加载式专用驱动层和多线程应用层。2.3.1BOOTLOADER系统引导层BOOTLOADER系统引导层是系

7、统加电之后运行的第一段目标码。首先完成基本硬件的初始化，随后，开始初始化关键外围硬件、检测系统内存映射、将嵌入式Linux内核映像和根文件系统映像从FLASH读入SDRAM。2.3.2嵌入式Linux操作系统层嵌入式Linux操作系统层是嵌入式Linux操作系统内核，通过裁剪，实现最小功能集。本层主要包括通用硬件驱动、进程控制管理、内存管理、虚拟文件系统、网络协议和系统调用接口。2.3.3专用驱动层6车站台动态加载式专用驱动层围绕车站台专用硬件，采用加载方式实现驱动设计，并构成车站台专用硬件加载式驱动层，本层主要包括无线接口驱动、录音驱动、广播驱动、USB

8、驱动和网口驱动。2.3.4多线程应用层车站台多线程应用层是车站台专