本發(fā)明涉及嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于列車的數(shù)字廣播控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代列車廣播系統(tǒng)中，數(shù)字廣播控制器作為tms信號(hào)的輔助控制設(shè)備,是乘客廣播系統(tǒng)中的重要組成部分。

數(shù)字廣播控制器可以完成地鐵司機(jī)室與地面控制中心的交互、對(duì)列車車廂進(jìn)行廣播和乘客對(duì)講、司機(jī)室對(duì)講、實(shí)時(shí)顯示tms信息、列車故障及故障解除指導(dǎo)顯示等功能。在操作過(guò)程中，司機(jī)通過(guò)lcd屏，可實(shí)時(shí)對(duì)車廂廣播報(bào)站、緊急廣播和口播操作。當(dāng)有乘客對(duì)講請(qǐng)求，還可以在lcd屏幕上根據(jù)乘客對(duì)講請(qǐng)求先后順序，由司機(jī)決定接通乘客的請(qǐng)求?，F(xiàn)有的數(shù)字廣播控制器還存在抗干擾能力不強(qiáng)、無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)等缺陷，需要進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種穩(wěn)定性好、功能多樣的應(yīng)用于列車的數(shù)字廣播控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種應(yīng)用于列車的數(shù)字廣播控制系統(tǒng)，包括：

即時(shí)操作模塊，實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)操作；

網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊，與所述即時(shí)操作模塊連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)包的接收和發(fā)送；

業(yè)務(wù)功能模塊，分別連接所述即時(shí)操作模塊和網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊，根據(jù)接收到的命令執(zhí)行相應(yīng)操作；

lcd顯示模塊，分別連接所述即時(shí)操作模塊和業(yè)務(wù)功能模塊，響應(yīng)即時(shí)操作模塊的驅(qū)動(dòng)，并向業(yè)務(wù)功能模塊發(fā)送操作命令包；

數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊，分別連接所述即時(shí)操作模塊和業(yè)務(wù)功能模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的讀取和寫(xiě)入；

異常監(jiān)測(cè)模塊，與業(yè)務(wù)功能模塊連接，實(shí)時(shí)進(jìn)行異常監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)到有異常發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)異常忽略技術(shù)，記錄該異常。

所述即時(shí)操作模塊包括與所述網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊連接的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)單元、與所述lcd顯示模塊連接的幀緩沖驅(qū)動(dòng)單元、與所述數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊連接的文件存儲(chǔ)單元和與所述業(yè)務(wù)功能模塊連接的音頻驅(qū)動(dòng)單元。

所述網(wǎng)絡(luò)包以隊(duì)列形式傳遞。

所述業(yè)務(wù)功能模塊包括：

命令解析單元，用于解析由lcd顯示模塊傳送的操作命令包和由網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊傳送的網(wǎng)絡(luò)包；

操作執(zhí)行單元，用于根據(jù)解析后獲得的命令執(zhí)行相應(yīng)操作，包括工作狀態(tài)切換、自動(dòng)報(bào)站、手動(dòng)報(bào)站、緊急廣播、口播、司機(jī)對(duì)講和司機(jī)乘客對(duì)講。

所述lcd顯示模塊用于實(shí)現(xiàn)與司機(jī)的互動(dòng)，包括：

手動(dòng)廣播界面，用于接收司機(jī)的手動(dòng)廣播指令；

緊急廣播界面，用于接收司機(jī)的緊急廣播指令和顯示緊急廣播詞；

口播界面，用于接收司機(jī)的口播指令，并顯示相應(yīng)的狀態(tài)提示；

乘客請(qǐng)求界面，用于按順序顯示乘客請(qǐng)求信息，并接收司機(jī)對(duì)乘客請(qǐng)求信息的操作指令，包括接通乘客請(qǐng)求或者掛斷乘客請(qǐng)求；

司機(jī)對(duì)講界面，用于顯示對(duì)端司機(jī)的對(duì)講請(qǐng)求信息，并接收司機(jī)對(duì)所述對(duì)講請(qǐng)求信息的操作指令；

音量調(diào)節(jié)單元，用于接收司機(jī)的音量調(diào)節(jié)指令；

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)單元，用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口升級(jí)lcd顯示模塊的設(shè)備固件；

界面更新單元，用于對(duì)lcd顯示模塊中的多個(gè)界面進(jìn)行更新；

所述手動(dòng)廣播指令、緊急廣播指令、口播指令、操作指令和音量調(diào)節(jié)指令被傳送給所述業(yè)務(wù)功能模塊進(jìn)行處理。

所述lcd顯示模塊還包括：

廣播優(yōu)先級(jí)切換單元，用于根據(jù)司機(jī)指令對(duì)手動(dòng)廣播界面、緊急廣播界面和口播界面的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行切換。

若所述乘客請(qǐng)求界面處于司機(jī)乘客對(duì)講狀態(tài)，且所述司機(jī)對(duì)講界面接收并顯示對(duì)端司機(jī)的對(duì)講請(qǐng)求時(shí)，自動(dòng)切換至司機(jī)對(duì)講界面的司機(jī)對(duì)講狀態(tài)，掛起司機(jī)乘客對(duì)講狀態(tài)。

所述lcd顯示模塊還包括：

對(duì)講切換單元，用于在在司機(jī)對(duì)講狀態(tài)結(jié)束后切換至司機(jī)乘客對(duì)講狀態(tài)。

所述音量調(diào)節(jié)單元包括：

密碼認(rèn)證子單元，用于在音量調(diào)節(jié)時(shí)實(shí)現(xiàn)密碼認(rèn)證。

所述lcd顯示模塊還包括：

越站設(shè)置單元，用于接收越站信號(hào)和恢復(fù)越站信號(hào)，并傳輸給業(yè)務(wù)功能模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明設(shè)置有即時(shí)操作模塊，可實(shí)現(xiàn)嵌入式即時(shí)操作，能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間工作的需要，在硬件和運(yùn)行環(huán)境沒(méi)有故障的情況下，可以連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)局部有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，可采用異常忽略技術(shù)，保證系統(tǒng)不會(huì)突然退出，在采用異常忽略技術(shù)的同時(shí)，將異常記錄備案以便系統(tǒng)調(diào)試人員參考，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(2)本發(fā)明設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包、串口數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的延遲現(xiàn)象。

(3)通過(guò)本發(fā)明的控制系統(tǒng)，多個(gè)揚(yáng)聲器的音頻播放不會(huì)發(fā)生明顯的不同步。

(4)本發(fā)明創(chuàng)造性的運(yùn)用了數(shù)字音頻、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，以以太網(wǎng)絡(luò)為主要通道，實(shí)現(xiàn)列車司機(jī)室對(duì)客室的控制、廣播。

(5)本發(fā)明具有網(wǎng)絡(luò)升級(jí)功能，設(shè)備固件升級(jí)更靈活方便。

(6)本發(fā)明采用全新的硬件pcb設(shè)計(jì)，使數(shù)字廣播控制器具有更好的運(yùn)行環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明lcd顯示模塊的觸摸屏線程示意圖；

圖3為本發(fā)明lcd顯示模塊的控制線程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種應(yīng)用于列車的數(shù)字廣播控制系統(tǒng)，包括即時(shí)操作模塊1、網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊2、業(yè)務(wù)功能模塊3、lcd顯示模塊4、數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊5和異常監(jiān)測(cè)模塊，其中，即時(shí)操作模塊1實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)操作；網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊2與即時(shí)操作模塊1連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)包的接收和發(fā)送；業(yè)務(wù)功能模塊3分別連接即時(shí)操作模塊1和網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊2，根據(jù)接收到的命令執(zhí)行相應(yīng)操作；lcd顯示模塊4分別連接即時(shí)操作模塊1和業(yè)務(wù)功能模塊3，響應(yīng)即時(shí)操作模塊1的驅(qū)動(dòng)，并向業(yè)務(wù)功能模塊3發(fā)送操作命令包；數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊5分別連接即時(shí)操作模塊1和業(yè)務(wù)功能模塊3，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的讀取和寫(xiě)入；異常監(jiān)測(cè)模塊，與業(yè)務(wù)功能模塊連接，實(shí)時(shí)進(jìn)行異常監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)到有異常發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)異常忽略技術(shù)，記錄該異常。

1、即時(shí)操作

即時(shí)操作模塊1包括與網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊3連接的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)單元11、與lcd顯示模塊4連接的幀緩沖(framebuffer)驅(qū)動(dòng)單元12、與數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊5連接的文件存儲(chǔ)單元13和與業(yè)務(wù)功能模塊2連接的音頻驅(qū)動(dòng)單元14。

本實(shí)施例中，即時(shí)操作模塊1采用開(kāi)源即時(shí)操作系統(tǒng)ecos-3.0，它具有可配置、可移植、無(wú)版稅等特點(diǎn)，非常適合嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)，ecos采用層次結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)應(yīng)用ecos-3.0版支持的網(wǎng)絡(luò)棧、串口驅(qū)動(dòng)、flash驅(qū)動(dòng)、framebuffer驅(qū)動(dòng)、redboot、posix多線程等技術(shù)，比如，網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理就是一個(gè)單獨(dú)的線程，而業(yè)務(wù)功能app則由多個(gè)線程組成。

2、網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊2中，網(wǎng)絡(luò)包以隊(duì)列形式傳遞，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包以目標(biāo)設(shè)備名、目標(biāo)設(shè)備號(hào)開(kāi)頭，由網(wǎng)絡(luò)app負(fù)責(zé)尋找對(duì)應(yīng)的ip地址。

網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理過(guò)程以一個(gè)線程方式存在，其工作流程為：

上電之初，按照約定好的緩沖區(qū)名稱，依次打開(kāi)預(yù)先創(chuàng)建好的緩沖區(qū)隊(duì)列，作為線程的入口參數(shù)；

進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)收發(fā)線程后，首先創(chuàng)建一系列套接字，并讀取本地硬件i/o引腳，確定本地設(shè)備的類型、號(hào)碼，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的ip表格，將本地ip地址與套接字綁定起來(lái)；

進(jìn)入for(；；)無(wú)限循環(huán)，利用select機(jī)制，監(jiān)聽(tīng)各個(gè)套接字。如果有新包到來(lái)，就接收并存入對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)隊(duì)列；如果有新包發(fā)送，就從對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)隊(duì)列上取下一包，進(jìn)行發(fā)送。

為了加快線程輪轉(zhuǎn)，每次處理完一個(gè)包的收發(fā)之后，主動(dòng)讓出一次cpu控制權(quán)，供其他線程占用cpu。

3、業(yè)務(wù)功能

業(yè)務(wù)功能模塊2負(fù)責(zé)解析收到的lcd命令、網(wǎng)絡(luò)控制命令包后，解析這些命令，進(jìn)行工作狀態(tài)切換、音頻采樣與播放處理。業(yè)務(wù)功能模塊2包括命令解析單元和操作執(zhí)行單元，命令解析單元用于解析由lcd顯示模塊傳送的操作命令包和由網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)處理模塊傳送的網(wǎng)絡(luò)包；操作執(zhí)行單元用于根據(jù)解析后獲得的命令執(zhí)行相應(yīng)操作，包括工作狀態(tài)切換、自動(dòng)報(bào)站、手動(dòng)報(bào)站、緊急廣播、口播、司機(jī)對(duì)講和司機(jī)乘客對(duì)講。

業(yè)務(wù)功能模塊實(shí)現(xiàn)的功能由多個(gè)線程組成，完成自動(dòng)報(bào)站、手動(dòng)報(bào)站、緊急廣播、口播、司機(jī)對(duì)講、司機(jī)乘客對(duì)講等功能，涉及到工作狀態(tài)切換、音頻播放等兩個(gè)主要方面。工作狀態(tài)切換由一個(gè)線程負(fù)責(zé)，該線程每次從隊(duì)列上取下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制包，解析后，根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行狀態(tài)切換，即當(dāng)前狀態(tài)的退出、新?tīng)顟B(tài)的進(jìn)入。這種狀態(tài)切換可采用現(xiàn)有的多種方法。

4、lcd顯示

lcd顯示模塊4用于實(shí)現(xiàn)與司機(jī)的互動(dòng)，上電后，lcd進(jìn)入待機(jī)截面，等待司機(jī)操作，若lcd檢測(cè)收到tms信號(hào)，則簡(jiǎn)單顯示tms信號(hào)內(nèi)容，司機(jī)觸屏操作，lcd將向業(yè)務(wù)功能app發(fā)送操作命令包。

lcd顯示模塊4包括：

手動(dòng)廣播界面，用于接收司機(jī)的手動(dòng)廣播指令；

緊急廣播界面，用于接收司機(jī)的緊急廣播指令和顯示緊急廣播詞；

口播界面，用于接收司機(jī)的口播指令，并顯示相應(yīng)的狀態(tài)提示；

乘客請(qǐng)求界面，用于按順序顯示乘客請(qǐng)求信息，并接收司機(jī)對(duì)乘客請(qǐng)求信息的操作指令，包括接通乘客請(qǐng)求或者掛斷乘客請(qǐng)求；

司機(jī)對(duì)講界面，用于顯示對(duì)端司機(jī)的對(duì)講請(qǐng)求信息，并接收司機(jī)對(duì)對(duì)講請(qǐng)求信息的操作指令；

若乘客請(qǐng)求界面處于司機(jī)乘客對(duì)講狀態(tài)，且司機(jī)對(duì)講界面接收并顯示對(duì)端司機(jī)的對(duì)講請(qǐng)求時(shí)，自動(dòng)切換至司機(jī)對(duì)講界面的司機(jī)對(duì)講狀態(tài)，掛起司機(jī)乘客對(duì)講狀態(tài)；

音量調(diào)節(jié)單元，用于接收司機(jī)的音量調(diào)節(jié)指令，包括用于在音量調(diào)節(jié)時(shí)實(shí)現(xiàn)密碼認(rèn)證的密碼認(rèn)證子單元；

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)單元，用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口升級(jí)lcd顯示模塊的設(shè)備固件；

界面更新單元，用于對(duì)lcd顯示模塊中的多個(gè)界面進(jìn)行更新；

手動(dòng)廣播指令、緊急廣播指令、口播指令、操作指令和音量調(diào)節(jié)指令被傳送給業(yè)務(wù)功能模塊進(jìn)行處理。

本實(shí)施例中，lcd顯示模塊4通過(guò)一觸摸屏實(shí)現(xiàn)與司機(jī)的互動(dòng)，所述觸摸屏可采用800x480的液晶顯示屏。該觸摸屏采用fltk窗口部件、microwindows進(jìn)行g(shù)ui編程，其觸摸屏線程和控制線程如圖2和圖3所示。其中，microwindows使用自帶的nano-x圖形編程接口。開(kāi)發(fā)人員調(diào)用fltkapi進(jìn)行界面編程，而fltkapi將會(huì)自動(dòng)調(diào)用nano-x接口(編譯fltk環(huán)境時(shí)，配置過(guò))，nano-x接口負(fù)責(zé)調(diào)用microwindowsapi函數(shù)進(jìn)行圖形繪制。microwindows使用操作系統(tǒng)ecos支持的framebuffer驅(qū)動(dòng)，作為底層圖形支持引擎。另外，還要根據(jù)自己的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行修改ecos硬件抽象層。bcu界面設(shè)計(jì)采用fltk進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，lcd顯示模塊4還包括：廣播優(yōu)先級(jí)切換單元，用于根據(jù)司機(jī)指令對(duì)手動(dòng)廣播界面、緊急廣播界面和口播界面的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行切換。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，lcd顯示模塊4還包括對(duì)講切換單元，用于在在司機(jī)對(duì)講狀態(tài)結(jié)束后切換至司機(jī)乘客對(duì)講狀態(tài)。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，lcd顯示模塊4還包括越站設(shè)置單元，用于接收越站信號(hào)和恢復(fù)越站信號(hào)，并傳輸給業(yè)務(wù)功能模塊。

基于上述lcd顯示模塊的結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)觸摸屏支持以下功能：

a.支持手動(dòng)廣播。手動(dòng)廣播界面顯示的站臺(tái)信息必須跟當(dāng)前運(yùn)營(yíng)區(qū)間內(nèi)站臺(tái)一致。此外，手動(dòng)廣播界面需要提供“下一站”按鈕，司機(jī)只需要點(diǎn)擊該按鈕，會(huì)依次播報(bào)站臺(tái)信息。站臺(tái)信息完全從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取并顯示。

b.支持緊急廣播。緊急廣播界面需要顯示緊急廣播詞，每頁(yè)顯示3條緊急廣播詞。通過(guò)上下翻頁(yè)按鈕，顯示ptu軟件中設(shè)置的所有緊急廣播。緊急廣播界面還需要提供緊急廣播播放次數(shù)選擇按鈕。緊急廣播詞完全從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取并顯示。

c.支持口播、3d5和occ。觸摸屏?xí)@示現(xiàn)有狀態(tài)的提示界面。

d.支持乘客報(bào)警器請(qǐng)求。觸摸屏?xí)鶕?jù)乘客報(bào)警器請(qǐng)求順序來(lái)顯示乘客報(bào)警器的請(qǐng)求信息。司機(jī)可以選擇性接通或者掛斷請(qǐng)求的乘客報(bào)警器。

e.支持司機(jī)對(duì)講。

f.支持廣播優(yōu)先級(jí)切換。會(huì)根據(jù)ptu中設(shè)置的事件優(yōu)先級(jí)，從而按照優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)整手動(dòng)廣播、緊急廣播和口播按鈕的位置。

g.支持對(duì)講優(yōu)先級(jí)切換。司機(jī)與乘客對(duì)講過(guò)程中對(duì)端司機(jī)發(fā)起對(duì)講請(qǐng)求。自動(dòng)司機(jī)對(duì)講，掛起司機(jī)乘客對(duì)講。觸摸屏需要提供切換按鈕，使得退出司機(jī)對(duì)講，切換回司機(jī)乘客對(duì)講。

h.支持監(jiān)聽(tīng)音量、客室音量、司機(jī)對(duì)講音量和司機(jī)乘客對(duì)講音量的調(diào)節(jié)。音量的調(diào)節(jié)需要密碼認(rèn)證。

i.支持越站功能?？梢栽O(shè)置或者恢復(fù)越站。

j.支持網(wǎng)絡(luò)升級(jí)功能?？梢酝ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)接口升級(jí)設(shè)備固件。

5、數(shù)據(jù)庫(kù)接口

數(shù)據(jù)庫(kù)api接口部分，采用開(kāi)源sqlite3。sqlite3具有以下特點(diǎn)：支持大多數(shù)的sql指令；不需要安裝數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器軟件；一個(gè)db檔案(文件)就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；速度相對(duì)較快；一個(gè)獨(dú)立開(kāi)源.c文件，直接參與應(yīng)用層編譯，提供api函數(shù)調(diào)用等。sqlite3官方將所有源碼包融合在一個(gè)大文件，即sqlite3.c、sqlite.h。它們可以作為普通的.c文件，參與編譯，其他.c文件直接引用sqlite3.c中的函數(shù)，將sql語(yǔ)句轉(zhuǎn)換成字符串?dāng)?shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)sql的操作。

本系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，主要是“讀數(shù)據(jù)庫(kù)”操作，初始化期間，從數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，將報(bào)站信息、配置信息讀入內(nèi)存，然后根據(jù)這些信息，進(jìn)行報(bào)站、配置系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)文件位于文件存儲(chǔ)單元中，只要更新數(shù)據(jù)庫(kù)文件，系統(tǒng)軟件重啟或硬件復(fù)位之后，即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)變更。