状况监测与毛病诊断技能是现代工业技能开展的产品，已开展到了以专家体系、神经网络和含糊剖析等理论为根底，以网络技能为依托，以常识处理为中心的先进智能化技能。Linux和RFID已成为现代工业技能热门，跟着嵌入式技能的蓬勃开展，嵌入式体系凭仗其性价比高、安稳性好、体积小、功耗低一级很多长处现已深化到国防、网络通讯、工业操控、数字多媒体相关的消费类范畴。本文所介绍的面向铁路的手持式智能化毛病诊断仪，触及了Linux、RFID、嵌入式数据搜集和无线传输功用及嵌入式体系的新技能。该套体系正是以常识处理为中心的嵌入式在线监测毛病诊断仪器，具有功用强大、简略易用、便于带着等长处。原始数据可经过USB接口取出，进一步进行事后处理。本体系还可经过CDMA模块衔接无线网络，将处理完毕的数据实时地发送到客户端，以完结特定信息查询和告警功用。
1 体系的组成和结构
该面向铁路的手持式智能化毛病诊断仪，是一套依据电池供电的智能化仪器。测验体系首要由测验头、主测验设备和长途监控站3级测验层组成。前端测验头首要由AVR搜集MCU、传感器和智能RF芯片构成；下位机是依据ATmega128单片机的数据搜集体系，承当多路现场快变及缓变信号的搜集，首要完结使命搜集、接纳来自主搜集设备的指令并履行主设备的使命调度。主测验设备首要由内嵌Linux操作体系的ARM9处理器、智能RF芯片、网络和串行通讯接口、存储设备和显现设备构成。主测验设备首要完结各无线搜集点的使命分配、数据搜集剖析，可一起监测和办理若干个衔接的无线网络范围内的传感器测验头，并可经过无线数据传输模块或经过Internet传向长途监控站并承受长途操控站的使命调度。
长途监控站首要由服务器、监测数据库和外围设备构成，分为数据搜集（上位机）和数据处理（下位机）两大部分，承当实时数据的处理，也能够经过USB口或许以太网下载到PC上，进行进一步深化的毛病趋势剖析。本体系对整个现场监测的使命进行合理地分化：将模拟信号的搜集、A/D转化以及简略的数据处理部分放在下位机完结，以操控体系的硬件规划及耗电量。将数据的进一步处理、完结现场实时剖析的构件、历史数据重现及精简的专家体系放在上位机上完结，本文首要介绍无线数据传输的研讨规划。体系结构如图1所示。
2 硬件体系规划
2.1 智能nRF905无线收发芯片
添加安全牢靠、安稳的无线模块功用，是传统PDA设备的技能趋势。该设备选用Nordic公司的单片无线收发芯片nRF905。该芯片作业在433／869／915 MHz的ISM频段，由1个彻底集成的频率调制器，1个带解调器的接纳器、1个功率扩大器、1个晶体振荡器和1个调节器组成，能够很容易地经过SPI接口进行编程装备。电流耗费很低，能够很容易地进入Powerdown办法完结节电。nRF905选用VLSI ShockBurst技能，使得nRF905能够供给高速的数据传输，将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内部。在ShockBurst TX办法中，nRF905主动发生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号告诉主操控其数据传输现已完结。该芯片可与测验设备ARM和AVR的MCU经过简略的串行接口衔接，运用便利。
2.2 ARM处理器模块
构建可移植嵌入式Linux的ARM9体系，嵌入式Linux是现在广泛使用的一种嵌入式操作体系，ARM处理器模块由Flash、SDRAM和S3C2410一起构建。本体系选用Samsung公司的K9F1208U0A构建8位Flash存储器体系。
K9F1208U0A单片容量为64 MB：选用2片单片容量为32 MB、数据宽度为16位的HY57V561620CT并联构建32位SDRAM存储器体系，共64 MB的SDRAM空间能够满意嵌入式操作体系和各种杂乱算法的运转要求。ARM处理器对各模块的操控则经过底层驱动操控协处理器发生各种操控信号完结。
2.3 传感器模块
传感器模块能够依据所需搜集的数据来挑选。本体系是在CAN总线有线数据传输的根底上开发的，CAN总线通讯电路由微处理器S3C2410、操控器MCP2515、驱动器TJA1050、光耦6N137和电源阻隔模块组成，CAN通讯首要用于机车恶劣环境下的数据搜集。该体系的无线传输功用首要运用于火车机车车体振荡丈量，也可运用于机车的运转监测。所以选用3个运用ADXL105高精度单轴加速度传感器芯片制造的加速度丈量模块。丈量模块分别安置于车体底部的笔直方向和水平方向，用于丈量车体在X、Y、Z方向上的加速度。丈量数据以差分信号的办法输入到精细扩大器中，经比较扩大后直接送到A/D模块中。
2.4 外部通讯模块
设备外部通讯模块由2部分组成：485通讯模块和CDMA模块。485通讯接口选用MAX1490芯片。这是一款彻底阻隔的485数据接口芯片，单作业业办法，传输波特率最大可达2.5 Mb/s。其输出引脚直接与ARM处理器的串口2（UART2）相连，ARM处理器经过串口2读取时刻和坐标等相关数据的播送信息，串口0（UART0）与AnyData DTGS800 CDMA模块相连，监测数据经预处理后经过CDMA模块发送到地上服务器。
2.5 体系要害硬件接口规划
体系硬件首要接口包含AVR与nRF905的接口、AVR与ARM9的接口以及ARM9的外围接口等。本文首要介绍AVR与nRF905和ARM9的接口。AVR MCU经过nRF905接口收发数据，然后将收到的数据写入双口RAM等候读取数据，别的ARM9即将发送的数据写入双口RAM后给AVR MCU发送中止信号，AVR MCU再从双口RAM中读取数据，依据指令将其发送至相应的采样传感器测验头。但由于ARM与AVR之间的通讯速率不匹配，2个CPU的数据交换经过一片双口RAM完结。因而使用了异步高速双口RAM IDT7130，很好地处理了异步串口通讯的瓶颈问题，双口RAM关于存储区的分配，分红指令区、状况区、接纳数据区、发送数据区和中止区5大区。接纳数据区和发送数据区的细分，能够依据串口数量、报文长度的实际需要进行再分配，主CPU和从CPU的握手协议能够经过指令区和状况区的规划来完结。首要接口如图2所示。
3 软件体系规划
3.1 软件体系规划
体系以主测验设备为中心，搜集、搜集多个测验传感器搜集的信息，并将测验数据搜集保存，能够经过网络实时地传递到体系的监测中心进行剖析和处理。本规划选用的Linux内核是在ARM-Linux的根底上，编写了OLED显现模块、USB设备的设备驱动程序。软件规划首要包含ARM-Linux在微处理器S3C2410上的移植，相关驱动程序规划、体系使命级规划等。开发体系选用PC作业站和主测验设备的嵌入式主板构成的穿插编译环境，本体系运用Linux2.6的内核，内核的编译经过Makefile文件的指示进行，经过修正Makefile来安排内核各模块，并记载模块间的彼此联络和依靠联系，修正config、setup等相关装备文件完结内核的编译，生成zlmage、vmLinux、System.map、config等文件。双口通讯的程序如图3所示。
3.2 网络通讯程序规划
嵌入式无线局域网设备能够用于有线网络无法延伸或难以装置、又可灵敏移动和临时性运用等要求的场合。在本体系中首要选用Linux下的Socket通讯办法，运用TCP/IP网络协议栈，选用面向有衔接Stream套接字。
主测验设备运转过程中，接纳来自网络的长途指令，而且为了便利长途丈量和操控，每个主测验设备被分配固定的IP地址和端口，长途测验站可进行有挑选性的查询式丈量，每个主测验设备在通讯开端前运用socket（ ）树立一个通讯端点，再运用bind（ ）函数把一个地址绑定到这个端点上，然后运用listen（ ）函数侦听是否有来自长途的衔接恳求，如果有，则运用accept（ ）处理，并依照指令履行丈量使命或传送丈量数据。如图4所示。
尽管现场显现和无线传输2种办法现已供给了很多的数据和信息。可是都受到了地域和空间的约束。因而，为了满意相对恶劣的地理环境和移动设备的搜集需求，体系后期可经过参加GSM短消息传送数据的无线办法。GSM网络经过多年的开展完善，现在现已十分老练，盲区少、信号安稳、主动周游，而且通讯间隔不受周围环境影响。
本文的立异点在于开发了一种依据嵌入式体系的机车状况实时检测体系，该体系完结了机车上信号量的搜集和信号的存储、大容量的数据存储、安稳牢靠的CAN总线通讯和长途无线通讯，各个模块在Linux实时操作体系的调度下和谐作业，车载显现和语音报警作用杰出，并能够在机车呈现毛病时提示司机毛病呈现的方位和处理毛病的办法。该体系经过在嵌入式Linux环境下的网络通讯测验试验，证明具有较好的呼应才能和数据吞吐才能，本体系规划在非触摸式丈量范畴有必定的使用价值和指导意义，经在机车检测方面的屡次联机调试，体系作业安稳、牢靠，在工业操控范畴具有广泛的使用远景。
