基于ATmega1280的列车临时限速手持巡检设备设计

对芯片的热伤害，更为重要的是，LM2576降压还可以很大程度地降低外界的高频干扰和交流、电压等浮动干扰，提升了负载芯片工作的可靠性和安全性。

2.3 通信模块设计

2.3.1 阅读器单元

手持巡检设备的阅读器单元是该设备能否对RFID电子标签数据获取、设定的最关键部分;无线数据能否可靠安全的传输，将直接关系手持巡检设备能否正确及时获取电子标签的数据。

CC2530是德州仪器公司提供的第二代ZigBee/IEEE802.15.4片上系统(SoC)解决方案的核心芯片，它拥有增强型8051单片机内核和性能优良的RF收发器。它具有256k字节flash记忆体，支持一般的低功率无线通信，支持在系统编程。CC2530提供了101dB的链路质量，具有很高的灵敏度和抗干扰能力。四种供电模式，以及一套广泛的外设集、2个UART串口、MAC定时器(T2)、5通道DMA、32kHz休眠定时器、电源监控器、温度传感器、12位的ADC、AES安全协处理器、一个16位定时器(T1)、2个8位定时器(T3和T4)等。这些丰富的硬件资源对巡检设备阅读单元的设计提供了坚实的物理基础。CC2530模块主要的连接原理图见图4。

上图中C1和C2为电压引入部分的滤波电容，D1和D2作为射频模块调试指示灯，指示芯片的工作状态。第20管脚接上拉电阻，防止芯片工作时不断地进入复位模式。第22、23脚接外部晶振32M(高频时钟)和32k(低频时钟)。射频收发的匹配电路接在第25脚和第26脚，第34脚DC(调试时钟)和第35脚DD(调试数据)接JTAG调试接口。射频电路中第16脚(TX)和第17脚(RX)是与主控Atmega1280芯片进行数据交互的传输脚，在RFID电子标签中则是普通IO管脚。

2.3.2 GSM单元

手持巡检设备中的GSM单元主要是以短信的方式实时地将标签信息发给后台系统。西门子TC35i工作在EGSM900和GSM1800双频段，该模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，4.2V直流电压可以让其正常工作。TC35i的电流消耗在不同的时刻有着不同的值-休眠状态只有3.5 mA，一般空闲状态有25mA，发射时平均能达300mA，最高时有2.5A。Atmega1280通过UART接口向TC35i模块发送AT指令来关断信号、故障恢复，以及发送数据。它支持Text和PDU格式的SMS(短消息)。手持巡检设备中作为TC35i的核心基带处理器主要处理RFID标签数据信号。

如图5所示，TC35i的第1～5引脚接电源正极，第6～10引脚是电源地。15脚是启动脚IGT，手持巡检设备上电后必须给IGT引脚加一个大于100ms的低脉冲，且电平下降持续时间不可超过1ms：只用这样才能使TC35i进入工作状态。18脚RxD0、19脚TxD0和Atmega1280相应管脚通信。

24～29管脚连接SIM卡专用读卡器。CCIN引脚可以检测SIM卡是否良好接触：连接正确，CCIN引脚输出高电平;如输出低电平，需重新校正SIM卡。

TC35i的第32脚SYNC引脚指示设备该模块的工作状态：当红色LED熄灭时，表明TC35i处于关闭或睡眠状态;当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录，需等待SIM卡注册完毕才能进行下一步操作;当LED为75ms亮/3s熄时，说明模块处于待机状态，此时可以发送标签数据。

3 软件设计

手持巡检设备的系统软件流程图如图6所示。

(1)阅读器单元的软件实现是在ZigBee协议的基础上，与同样是ZigBee协议为基础的电子标签进行数据的交互;

(2)每次对标签信息进行编辑后都需按既定的帧格式通过TC35i模块发送信息给后台;后台服务系统以短信的方式接收电子标签的信息，并解析;

(3)“清除标签”在得到确认后会删除主控芯片存储单元中的所有数据。

4 总结

本文介绍的列车临时限速手持巡检设备能完善对铁路工区巡道工的管理。它的广泛应用可以极大地提高铁路管理系统统计的实时化、自动化，降低管理成本。手持巡检设备操作简单、携带方便、记录准确且数据可以永久保存，它为提升铁道安全巡检机制提供了又一个可行性手段。当然，本文介绍的手持巡检设备还可进一步改进优化。