基于VLYNQ的乘客信息系统控制器软件设计与实现

摘要

随着城市轨道交通的快速发展，地铁轨道交通已经成为一种安全高效便捷的公共交通。在地铁列车上运行着一套乘客信息系统（Passenger Information System，PIS），它是列车控制系统的重要组成部分。PIS功能主要包括广播及语音对讲功能，乘客信息显示功能和视频录像监控功能三个子系统。PIS内部运行着各种设备，其中PIS控制器主要负责控制所有的设备，完成重要数据处理与逻辑运算。
　　VLYNQ是一种经典的串行通信接口，是由德州仪器（Texas Instruments，TI）研发而成。它是一种全双工的串行总线，目前已广泛应用于WLAN，modems，VOIP处理器以及音频视频媒体处理器上。它具有高速的传输速度，并且能够将内部接口扩展出多路接口。当前PIS控制器对串口总线的通信要求越来越高，本文利用VLYNQ的优点，结合它的特性，将其移植应用在PIS控制器中。
　　本文针对VLYNQ接口的技术特点，提出了基于VLYNQ的PIS控制器软件设计与实现的方案。首先介绍了VLYNQ接口的功能以及特性，在其技术优势的基础上，分析了PIS控制器软件功能需求，并叙述了Linux设备驱动程序开发过程中会遇到的技术要点，包括内存处理，I/O操作，并发控制等;其次根据PIS控制器的功能，选择了软件开发平台，并对驱动程序的层次结构和功能做了总体设计;然后，根据设计方案分别实现了VLYNQ，MVB，UART驱动程序，并介绍了关键的实现部分;最后搭建了实验环境，编写测试程序，交叉编译后，对驱动模块进行了测试，以验证本文实现的正确性。目前基于VLYNQ的PIS控制器已经成功应用于国外某地铁项目，运行情况稳定可靠。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 乘客信息系统简介

1．2 嵌入式系统概述

1．2．1 Linux操作系统

1．2．2 嵌入式Linux系统

1．3 课题提出的意义

1．4 论文的主要工作

2 PIS控制器软件功能需求

2．1 VLYNQ功能介绍

2．2．1 信号功能简介

2．2．3 读写功能简介

2．2．4 地址解析简介

2．2．5 寄存器简介

2．2 PIS控制器软件功能需求分析

2．3 软件开发相关技术要点

2．3．1 Linux设备驱动概述

2．3．2 内存与I／O端口操作

2．3．3 内核并发控制

2．3．4 阻塞与非阻塞

2．3．5 中断处理

2．3．6 字符设备相关数据结构

2．4 本章小结

3 PIS控制器软件总体设计

3．1 软件开发平台设计

3．2 驱动层次总体设计

3．3 驱动功能总体设计

3．3．1 VLYNQ功能总体设计

3．3．2 MVB功能总体设计

3．3．3 UART功能总体设计

3．4 本章小结

4 PIS控制器软件具体实现

4．1 VLYNQ驱动程序具体实现

4．1．1 寄存器操作实现

4．1．2 重要数据结构实现

4．1．3 初始化与清除函数实现

4．1．4 中断实现

4．2 MVB驱动程序具体实现

4．2．1 重要数据结构实现

4．2．2 初始化与清除函数实现

4．2．3 文件操作函数实现

4．2．4 循环队列实现

4．3 UART驱动程序具体实现

4．3．1 重要数据结构实现

4．3．2 初始化与清除函数实现

4．3．3 文件操作函数实现

4．4 本章小结

5 PIS控制器软件功能测试

5．1 驱动加载过程

5．2 驱动功能测试

5．2．1 功能函数测试

5．2．2 通信错误处理与校验

5．2．3 通信功能测试

5．2．4 驱动整体测试

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢