[发明专利]一种逻辑电路读取存储器的应答器报文数据读取控制方法

说明书

本发明公开了一种逻辑电路读取存储器的应答器报文数据读取控制方法，采用逻辑电路搭配存储芯片实现的应答器报文读取控制，一方面，可以使用市面常见的逻辑芯片，其内部只包含数量有限的逻辑门电路，响应速度非常快，符合微秒（us）级别启动要求，由于芯片内部逻辑简单，功耗也较低，通过合理设计完成了对可编程器件的完全替代，解决了芯片供应卡脖子问题；另一方面，报文读取核心电路为逻辑电路，它不缓存数据，所有数据都由存储芯片直接发送到后级电路，逻辑电路只通过切换时钟频率调整数据发送速率，保证报文能够以统一的数据传输速率输出。

技术领域

本发明涉及铁路交通技术领域，尤其涉及一种逻辑电路读取存储器的应答器报文数据读取控制方法。

背景技术

应答器是一种用于地面向列车传输信息的点式设备，目前国内高速铁路广泛应用的应答器传输系统如图1所示，其工作原理为：车载BTM（应答器传输单元）设备产生工作频率为27.095MHz的射频信号，通过安装在列车底部的车载天线向下发射。当列车到达地面应答器的有效作用范围时，地面应答器通过内部天线接收车载天线发送的27.095MHz的射频能量信号，通过整流和线性稳压芯片将该射频信号转化为电能，激活应答器功能。应答器激活后会通过内部天线向其有效作用范围内的区域持续发送中心频率为4.234MHz的FSK（频移键控）信号，直到能量不能维持应答器的激活状态为止，该FSK信号即为应答器上行链路信号。应答器上行链路信号由两个频点组成，两个频点分别代表数据“0”和“1”，其数据传输速率为564.48kbit/s±2.5%，传输的内容为循环发送的1023bit的应答器报文数据（简称报文数据）。图1所示各类接口与各类设备均为本领域常规接口与设备，故不做赘述。

由于应答器是高速的车地交互信号设备，信号交互时间非常短暂，以时速300km/h的速度为例，车载天线和标准尺寸的应答器射频交互时间约6ms时间，而一条完整报文数据包含1023bit信息，信息的传输速率是564.480kbit/s，当列车以300km/h速度通过应答器上方时能循环读取到约3条完整报文数据。

对应答器而言，在被车载天线激活的短暂时间内完整的将应答器内部存储的1023bit报文数据，以规定的速率循环发送出去，也就是应答器被激活后发送上行链路信号，它是应答器的核心技术。应答器上行链路信号发送的报文数据应满足两个条件：1.循环发送的1023bit信息首尾相接，中间不应夹杂错误数据；2.所有报文数据都应以564.48kbit/s的传输速率发送。

目前，应答器报文数据读取控制一般采用进口品牌的MCU（微控制单元）或FPGA（现场可编程门阵列）这类可编程器件完成，搭配1K大小的存储芯片（存储器）。时钟源有两种方案，第一种是利用可编程器件的内部时钟或是外接时钟晶振等方式提供时钟源；第二种是利用射频能量信号提取时钟。

目前，使用可编程器件搭配1K存储芯片读取报文数据的设计思路如下：

1）预存报文数据，即通过1K存储芯片前1023bit存储报文数据。

2）射频能量信号激活应答器。

3）应答器通过可编程器件内部时钟或是外部晶振分频取得时钟信号，或者利用射频能量信号提取时钟信号。时钟信号作为可编程器件发送报文数据的速率基准，时钟信号可以是564.48kHz或其倍频，由于采用了可编程器件所以自由度较高。

4）可编程器件根据程序读取存储芯片中数据内容。

5）可编程器件根据程序无缝循环发送前1023bit的报文数据。

6）重复4-6步骤，直至可编程器件掉电或者接收到更高优先级中断信号（例如，改写报文的触发信号）。

但是，现有方案的缺陷在于：

1）应答器对芯片性能要求严苛，由于采用射频能量供电对功耗也非常敏感，限制了可编程器件的选型范围，使得应答器的设计和生产必须依赖个别供货商，影响供应安全性。