跟着信息技能的开展，工业控制体系的开展出现智能化、数字化、联网化的趋势。工控信息传递方法的多样化使得各种有线、无线通讯衔接方法的运用愈加广泛和深化。将工业控制体系和信息体系引进到地铁运转安全监控中，能够进步地铁运转的安全性、安稳性和快速性。但是，各种信息通讯接口的不同必然影响体系不同模块间的兼容性和信息通讯的准确性、灵活性。
综上，文章从信号传输兼容性动身，规划了更强功用根据LM3S8970的信号转换器，该转换器对数据传输进行优化处理，把经过交流处理的数据更快的传输到更远的交流器或中心站。使信号的传输间隔由传统的5 km进步到10 km。
1 体系总体规划
在转换器中，用于衔接地下以太网终端设备，各终端设备能够经过转换器彼此传输数据。转换器可接一路光纤、2路RJ45的网络终端设备、两路CAN总线设备、1路485总线设备;转换器对数据进行优化处理，把经过交流处理的数据传输到更远的转换器或许中心站。如图1为转换器外围设备框图。
1.1 体系组成
转换器首要由电源模块、信号转换板、电源充电板、电池组、等各功用模块组成。转换器具有双向通讯及作业状况指示功用，电源指示功用，自确诊和毛病指示功用，具有备用电源功用。
1.2 ARM Cortex—M3内核与微控制器LM3S8970
Cortex—M3内核处理器是ARM公司面向低本钱运用领域研宣布的32位处理器。该处理器高度集成了外设，与内核组成一个片上体系(So C)。Cortex—M3内核结合了Thumb-2指令32位哈佛微体系结构，进步了代码密度，比32位编码削减了约26%内存运用率，较16位编码进步了约25%功能，经过下降体系作业时钟频率，下降了功耗和研制本钱。而且内核运用了Tail-Chaining中止技能，该技能把中止之间的推迟缩短到6个机器周期，在实践运用中可削减约70%中止。
体系中心控制器选用TI公司根据ARM Cortex—M3内核的LM3S8970工业级微控制器，作业温度规模是-40～85 ℃，控制器具有较好电磁兼容特性，可运用于地铁安全监控体系中。
2 体系硬件规划
2.1 中心处理单元
规划中心处理单元包含ARM处理器及外围电路。硬件组成结构图如图2所示。LM3S8970的优势在于能够便利的运用多种ARM开发工具和片上体系底层IP运用计划。
2.2 通讯处理单元及存储单元
通讯处理单元包含CAN通讯处理单元和485通讯处理单元。CAN通讯处理单元包含光耦阻隔器6N137和CAN收发器SN65HVD1050。单片机宣布的信号经过光耦阻隔，高电平信号经过上拉，低电平信号下拉处理后衔接到CAN收发器的TXD引脚，经过滤波后接到外部CAN接纳器上。外部CAN信号经过滤波、限压处理后衔接到CAN收发器的CANH，CANL引脚，经过光耦阻隔后输入到LM3S8970中。
如图3所示。处理单元中选用二极管维护器材D403，D404确保CAN传输信号不低于-0.7 V，瞬态按捺二极管D407、D408确保CAN信号不高于6 V。进步了信号传输的安稳与正确性。485通讯处理单元选用RS-485收发器ADM2483，该收发器电气数据阻隔电压2 500 V，最高数据速率500 Kbps，最多挂接节点256个，进步了数据通讯的安全性、快速性和后续性。如图4所示。存储单元选用串行SPI大容量16Mbit Flash存储器SST25VF016B，首要存储网络地址，接口电路如图5所示。
2.3 电源及备用电源单元
规划内部选用AC/DC电源模块，在外部设备供电时给主板供给24 V直流电源经过LM2596变换为5 V，再经过SPX1117—3.3变换为3.3 V供电，如图6所示;在电池组电量缺乏时，24 V直流电源经过充放电路板给电池组充电。在外部电源停电时直接切换到备用电源供电，如图7所示。备用电源电路选用以CN3718为中心的电源办理电路给10节镍氢电池充电，确保在外部电源掉电的情况下还能坚持体系作业2小时，大大进步了监控体系作业的安全性。
3 体系软件规划
3.1 RealView MDK简介
体系软件规划选用RealView MDK集成开发环境。RealView MDK集成了业界最抢先的技能，包含μVision3集成开发环境与RealView编译器，支撑最新的Cortex—M3核处理器，能够主动装备发动代码，集成Flash烧写模块。与ARM之前的工具包ADS等比较，RealView编译器可将功能改进超越20%。
3.2 LwIP协议栈运用
LwIP是Light Weight(轻型)IP协议，有无操作体系的支撑都能够运转。LwIP协议栈首要重视的是怎样削减内存的运用和代码的巨细，以便让LwIP适用于例如嵌入式体系等资源有限的小型渠道。LwIP完成的重点是在坚持TCP协议首要功用的基础上削减对RAM的占用，它只需十几Kb的RAM和40Kb左右的ROM就能够运转。而且LwIP供给的一组运用程序编程接口函数很简单用于运用程序调用。在本规划中运用LwIP协议栈非常适宜。
3.3 体系作业软件流程图
体系软件流程图如图8所示，包含引脚装备、MAC地址初始化、作业形式挑选等。
4 体系功能剖析
因为地下环境的杂乱性，体系经过一系列冲击、高温、低温、振荡实验。经测验，在实验中体系作业安稳，信号传输功能如下：
1)转换器经过光缆通讯
a)传输方法：主从、半双工;
b)传输速率：1 000 Mbps;
c)发射光功率：≥-10 dBm;
d)接纳灵敏度：≤-20 dBm;
e)最大传输间隔：10 km;
2)转换器经过CAN总线通讯
a)传输方法：主从式、异步、半双工、CAN总线;
b)传输速率：5 kbps;
c)通讯信号峰-峰值电压：(0～5)V;
d)通讯信号峰值电流：≤40 mA;
e)最大传输间隔10 km(串入一台中继器);
3)转换器经过485总线通讯
a)传输方法：主从式、异步、半双工、485总线;
b)传输速率：9 600 bps;
c)通讯信号峰-峰值电压：(0～5)V;
d)通讯信号峰值电流：≤40 mA;
e)传输间隔2 km;
5 定论
本文规划的信号转换器选用了先进的ARM Cortex—M3内核的LM3S8970处理器，并立异性的将运用充电电池作为信号转换器的备用电源供电。经测验，体系信号传输快速，运转安稳牢靠，能够适用于地下的杂乱作业环境，具有杰出的运用远景。
