一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，是列車車載廣播系統(tǒng)中位于司機(jī)室的廣播控制器，包括通過以太網(wǎng)接口連接以太網(wǎng)絡(luò)的中央處理器，以及通過I/0總線分別電連接中央處理器的LCD顯示屏模塊、按鍵模塊、晶振、SD卡模塊和蜂鳴器模塊；所述中央處理器通過SPI總線連接音頻編解碼芯片，中央處理器通過JTAG接口和UART接口連接系統(tǒng)調(diào)試模塊；所述音頻編解碼芯片分別連接音頻放大模塊和麥克風(fēng)/拾音器；所述音頻放大模塊連接揚(yáng)聲器；還包括為其它模塊及電路供電的電源模塊。采用本發(fā)明技術(shù)方案，能靈活的擴(kuò)展多種功能需求，與其他設(shè)備間的操作和控制響應(yīng)模式、系統(tǒng)軟件固件升級、存儲文件的異地讀取等，降低使用成本和維護(hù)成本。
【專利說明】 —種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高速列車廣播系統(tǒng)和地鐵廣播系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒。

【背景技術(shù)】
[0002]列車車載廣播系統(tǒng)是列車乘客信息系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，它在列車運(yùn)行期間提供站點信息播報、站點信息顯示、人工廣播、人工對講、以及緊急情況的緊急對講等功能，從應(yīng)用場合的角度而言，扮演了非常重要的角色。
[0003]傳統(tǒng)的司機(jī)操作終端設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)造單一，部分終端設(shè)備的司機(jī)話筒與喇叭分離，按鍵操作無提示、界面單一、功能單一，有的甚至只是從控制主機(jī)引出的管腳來組成；在人性化設(shè)計方面較差，易誤操作，設(shè)備間存在1通信口的管腳引線較長，易受干擾和引起信號衰減，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，為列車廣播系統(tǒng)提供一套完整基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的全功能廣播控制盒單元，提高系統(tǒng)的抗干擾性和運(yùn)行模式下的高可靠性。
[0005]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，包括通過以太網(wǎng)接口連接以太網(wǎng)絡(luò)的中央處理器，以及通過I/o總線分別電連接中央處理器的LCD顯示屏模塊、按鍵模塊、晶振、SD卡模塊和蜂鳴器模塊，所述以太網(wǎng)為全車提供基于TCP/IP協(xié)議的語音數(shù)據(jù)包、控制協(xié)議數(shù)據(jù)包、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包、故障數(shù)據(jù)包、系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包，TCP/IP協(xié)議主要是為了當(dāng)前狀態(tài)語音廣播狀態(tài)優(yōu)先級提供判斷及控制通道、顯示屏信息顯示、以及故障上傳功能；
所述中央處理器通過SPI總線連接音頻編解碼芯片，中央處理器通過JTAG接口和UART接口連接系統(tǒng)調(diào)試模塊；
所述音頻編解碼芯片分別連接音頻放大模塊和麥克風(fēng)/拾音器；
所述音頻放大模塊連接揚(yáng)聲器；
還包括為其它模塊及電路供電的電源模塊。
[0006]進(jìn)一步的，所述所述中央處理器與音頻編解碼芯片間的接口為I2C與I2S。
[0007]進(jìn)一步的，所述按鍵模塊包含人工廣播、半自動廣播、自動廣播的廣播選擇模式按鍵，以及司機(jī)與司機(jī)間對講、司機(jī)與乘客對講的對講模式選擇按鍵，以及對站臺站點顯示控制、音量控制、揚(yáng)聲器靜音的按鍵。
[0008]進(jìn)一步的，所述SD卡模塊包含音頻格式文件，其為數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的音頻處理模塊提供解析素材。
[0009]進(jìn)一步的,所述SD卡模塊還包含錄音文件,其格式包括wmv和mp3。
[0010]進(jìn)一步的，所述電源模塊包括IlOV轉(zhuǎn)12V，12V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)3.3V的多級電源電路。
[0011]優(yōu)選的，所述電源模塊中第一級電源的IlOV轉(zhuǎn)12V的電路采用隔離電源電路，其將外部大地與本控制盒系統(tǒng)內(nèi)的“地端”完整的隔離。
[0012]以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，采用百兆(4芯)或者千兆(8芯)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，為乘客車載信息系統(tǒng)提供與其他設(shè)備的通信接口，主要為全車提供基于TCP/IP協(xié)議的語音數(shù)據(jù)包、控制協(xié)議數(shù)據(jù)包、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包、故障數(shù)據(jù)包、系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包等，協(xié)議主要是為了當(dāng)前狀態(tài)語音廣播狀態(tài)優(yōu)先級提供判斷及控制通道、顯示屏信息顯示、以及故障上傳等功能。
[0013]本發(fā)明中所需的數(shù)字軟件模塊主要是用來檢測數(shù)字通道全網(wǎng)所有設(shè)備的“心跳”信號，以此來判斷系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的是否處于“在線”狀態(tài)，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)是否通訊正常，通過指令的返回也可判斷操作指令是否傳遞到后續(xù)的關(guān)聯(lián)設(shè)備。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、廣播控制盒單元實現(xiàn)列車在數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)下的全功能廣播效果，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；
2、廣播控制盒單元能靈活的擴(kuò)展多種功能需求，與其他設(shè)備間的操作和控制響應(yīng)模式、系統(tǒng)軟件固件升級、存儲文件的異地讀取等，降低使用成本和維護(hù)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為中央處理器(CPU)與以太網(wǎng)接口圖；
圖3為中央處理器(CPU)內(nèi)外部接口圖；
圖4為音頻編解碼芯片與中央處理器(CPU)接口圖；
圖5為電源模塊中IlOV轉(zhuǎn)12V電路；
圖6為電源模塊中12V轉(zhuǎn)5V電路；
圖7為電源模塊中5V轉(zhuǎn)3.3V電路；
圖8為按鍵模塊電路；
圖9為SD卡模塊電路；
圖10為音頻放大模塊與揚(yáng)聲器連接電路；
圖11為系統(tǒng)調(diào)試模塊由UART和JTAG電路。

【具體實施方式】
[0016]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，包括通過以太網(wǎng)接口連接以太網(wǎng)絡(luò)的中央處理器，以及通過I/o總線分別電連接中央處理器的LCD顯示屏模塊、按鍵模塊、晶振、SD卡模塊和蜂鳴器模塊；
所述中央處理器通過SPI總線連接音頻編解碼芯片，中央處理器通過JTAG接口和UART接口連接系統(tǒng)調(diào)試模塊；
所述系統(tǒng)調(diào)試模塊由UART、JTAG兩種來組成；如圖11所示，UART是通用異步通信串口，是一種異步收發(fā)傳輸器，該總線雙向通信，將資料由串行通信與并行通信間作傳輸轉(zhuǎn)換，作為并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成于其他通訊接口的連結(jié)上，如RS232接口等，主要用來監(jiān)測CPU內(nèi)系統(tǒng)的執(zhí)行情況，對于特定的指令反饋以及信息讀取等操作，JTAG是聯(lián)合測試行動小組，主要是用于芯片的內(nèi)部測試，可實現(xiàn)在線系統(tǒng)編程ISP等功能，主要用于芯片功能的內(nèi)部調(diào)試、程序的下載等應(yīng)用。
[0018]所述音頻編解碼芯片分別連接音頻放大模塊和麥克風(fēng)/拾音器；
所述音頻放大模塊連接揚(yáng)聲器，如圖10所示，音頻放大模塊是對輸出的模擬音頻信號進(jìn)行放大，功放采用D類放大器設(shè)計，通過TDA7493音頻芯片放大輸出至3W80HM的揚(yáng)聲器當(dāng)中，具有轉(zhuǎn)換效率高、低功耗等優(yōu)點，將小信號放大至足夠功率輸出出揚(yáng)聲器，以便推動揚(yáng)聲器工作；
還包括為其它模塊及電路供電的電源模塊。
[0019]在本實施例中，如圖2和圖3所示，中央處理器(CPU)含有待PHY功能的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接接口，將轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)接口與CPU連接后直接解析網(wǎng)路數(shù)，系統(tǒng)模塊通過JTAG和UART接口與中央處理器CPU連接，可進(jìn)行程序在CPU中運(yùn)行中的調(diào)試、執(zhí)行文件UBOOT的下載、軟件編解碼、以及升級等工作；蜂鳴器模塊通過CPU —個I/O管腳進(jìn)行控制外加3V或者5V電壓的開關(guān)，通過1管腳的來關(guān)閉或者開啟其工作，通過軟件設(shè)定不同頻率的輸出波形，可以聽到不同形式的聲音；LCD顯示屏模塊和鍵盤模塊通過CPU的I/O管腳進(jìn)行連接通信，由EPI外部擴(kuò)展輸入輸入管腳來實現(xiàn)IXD信息的顯示；SCPU的晶振由16MHz和25MHz兩顆晶振來提供，一路為CPU提供基準(zhǔn)時鐘頻率，一個為系統(tǒng)的百兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供25MHz的基準(zhǔn)頻率；如圖4所示，音頻編解碼芯片模塊與CPU連接，通過SPI總線連接實現(xiàn)主從控制，處理來自數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包和控制協(xié)議，主要有I2S和I2C等接口；另外CPU主芯片同時對SD卡模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作，可自動編譯和解碼各類音頻格式的文件，存放在SD卡當(dāng)中，便于用戶查閱；系統(tǒng)中的音頻編解碼芯片對麥克風(fēng)或者拾音器的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化操作發(fā)送至以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，又或者是將網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的音頻文件解析成模擬音頻信號之后，通過TDA7493音頻芯片放大輸出至3W80HM的揚(yáng)聲器當(dāng)中。
[0020]所述所述中央處理器與音頻編解碼芯片間的接口為I2C與I2S。
[0021]所述按鍵模塊包含人工廣播、半自動廣播、自動廣播的廣播選擇模式按鍵，以及司機(jī)與司機(jī)間對講、司機(jī)與乘客對講的對講模式選擇按鍵，以及對站臺站點顯示控制、音量控制、揚(yáng)聲器靜音的按鍵，如圖8所示，其實現(xiàn)的過程和方式是由中央處理器(CPU)負(fù)責(zé)整個設(shè)備的管理和調(diào)配的核心，需要對LCD顯示屏的信息顯示輸出和鍵盤的觸發(fā)狀態(tài)輸入進(jìn)行實時通信，鍵盤按鍵里面包含了各種模式的廣播如人工廣播、半自動廣播、自動廣播等的模式，以及不同的對講模式如司機(jī)與司機(jī)間對講、司機(jī)與乘客對講等。
[0022]如圖9所示，多媒體信息的存放均是放置在SD卡模塊當(dāng)中，其SD卡包含了各類音頻格式文件、系統(tǒng)軟件等，同時也為數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的音頻處理模塊提供解析素材，可根據(jù)來自以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號進(jìn)行解碼成音頻信號輸出，也可為系統(tǒng)處于對講模式下的雙方提供雙方通信的音頻信息錄入動作，以指定的格式wmv或者M(jìn)P3等格式進(jìn)行保存到SD卡內(nèi)，以方便用戶讀取。例外，對于異地存儲資料的讀取、系統(tǒng)升級等操作的實現(xiàn)，其方法是該SD卡內(nèi)的數(shù)據(jù)和程序均可基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他設(shè)備在成功連接后，通過指定的設(shè)計軟件對卡內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載、讀取、寫入和系統(tǒng)升級到該廣播控制盒內(nèi)的SD卡中。
[0023]所述電源模塊包括IlOV轉(zhuǎn)12V (如圖5所示)，12V轉(zhuǎn)5V (如圖6所示)，5V轉(zhuǎn)3.3V(如圖7所示)的多級電源電路，IlOV轉(zhuǎn)12V電源模塊式將IlOV的直流轉(zhuǎn)換成各個模塊所需要的DC12V和DC5V供電電源，第一級電源的IlOV轉(zhuǎn)12V模塊是采用隔離電源設(shè)計，將外部的大地和系統(tǒng)”地”進(jìn)行完整的隔離，提高系統(tǒng)高可靠性和EMC試驗水平，對于各種外部環(huán)境的電磁兼容方面的EMC內(nèi)容做了防護(hù)措施，如增加X類和Y類電容、壓敏電阻、PI型濾波電路設(shè)計等，同時電源模塊做了功率降額設(shè)計，保證電源處于絕對的正常工作范圍，減少發(fā)熱量；另外，電源模塊的輸入輸出具有LED電源燈狀態(tài)指示，含有IlOV輸入，24V輸出和5V輸出LED燈狀態(tài)指示。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，包括通過以太網(wǎng)接口連接以太網(wǎng)絡(luò)的中央處理器，以及通過I/O總線分別電連接中央處理器的LCD顯示屏模塊、按鍵模塊、晶振、SD卡模塊和蜂鳴器模塊，所述以太網(wǎng)為全車提供基于TCP/IP協(xié)議的語音數(shù)據(jù)包、控制協(xié)議數(shù)據(jù)包、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包、故障數(shù)據(jù)包、系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包，TCP/IP協(xié)議主要是為了當(dāng)前狀態(tài)語音廣播狀態(tài)優(yōu)先級提供判斷及控制通道、顯示屏信息顯示、以及故障上傳； 所述中央處理器通過SPI總線連接音頻編解碼芯片，中央處理器通過JTAG接口和UART接口連接系統(tǒng)調(diào)試模塊； 所述音頻編解碼芯片分別連接音頻放大模塊和麥克風(fēng)/拾音器； 所述音頻放大模塊連接揚(yáng)聲器； 還包括為其它模塊及電路供電的電源模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，所述所述中央處理器與音頻編解碼芯片間的接口為I2C與I2S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，所述按鍵模塊包含人工廣播、半自動廣播、自動廣播的廣播選擇模式按鍵，以及司機(jī)與司機(jī)間對講、司機(jī)與乘客對講的對講模式選擇按鍵，以及對站臺站點顯示控制、音量控制、揚(yáng)聲器靜音的按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，所述SD卡模塊包含音頻格式文件，其為數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的音頻處理模塊(是哪來的？)提供解析素材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，所述SD卡模塊還包含錄音文件,其格式包括wmv和mp3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，所述電源模塊包括IlOV轉(zhuǎn)12V，12V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)3.3V的多級電源電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的列車廣播控制盒，其特征在于，所述電源模塊中第一級電源的I1V轉(zhuǎn)12V的電路采用隔離電源電路，其將外部大地與本控制盒系統(tǒng)內(nèi)的“地端”完整的隔離。
【文檔編號】H04H60/09GK104253664SQ201410479252
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】鐘華, 楊鋮, 彭海輝, 胡勇軍, 辛鵬 申請人:易程（蘇州）智能系統(tǒng)有限公司