Современная электроника №6/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2022 Разработка портативного устройства и комплекса программ для тестирования и настройки многофункциональных аварийных вычислителей-регистраторов Многофункциональные аварийные вычислители-регистраторы используются для регистрации параметров состояния поезда метрополитена и являются комплексными изделиями. В процессе их тестирования и настройки применяется специализированное ПО и внешние аппаратные средства, однако некоторые процессы взаимодействия с регистратором могут быть автоматизированы и реализованы в отдельном портативном устройстве. В статье описывается разработка и реализация такого устройства и комплекса программ для его работы. Андрей Васенев (vasenev-aa@yandex.ru , РТУ МИРЭА) Введение Многофункциональный аварийный вычислитель-регистратор произво- дится АО «НИИВК им. М.А. Карцева» и представляет собой малогабарит- ное бортовое устройство, предназна- ченное для регистрации параметров состояния поезда метрополитена и сохранения зарегистрированной информации в рабочих и аварий- ных условиях. Регистратор рассчитан на применение в головных вагонах поездов метрополитена и применя- ется совместно с прочими система- ми регистрации данных, которые обеспечивают считывание, обра- ботку, долговременное хранение и отображение зарегистрированной информации. Регистратор выполняет следующие основные функции: ● принимает сигналы, характеризую- щие значения параметров состояния поезда, и переводит их в цифровую форму в соответствии с заданными правилами; ● записывает принятые данные в на- копитель; ● отображает своё состояние и состо- яние входных каналов при помощи светодиодных индикаторов; ● обеспечивает возможность считыва- ния записанных данных в персональ- ный компьютер (ПК) при его подклю- чении к регистратору посредством интерфейса Ethernet. При этом использование под- ключённого к регистратору ПК не ограничивается возможностью считывания записанных данных и применяется также для считыва- ния диагностической информации и настройки. Для решения таких задач используется специализиро- ванное ПО. Проектирование устройства При анализе процессов такого вза- имодействия с регистратором были выявлены задачи, нуждающиеся в автоматизации, и методы, которые могут быть усовершенствованы, – это задача анализа диагностических журналов, формируемых встроен- ной программой регистратора и используемых на некотором этапе их тестирования, а также метод уста- новки актуальных даты и времени. Для сокращения времени тестирова- ния многофункциональных аварий- ных вычислителей-регистраторов и совершенствования метода уста- новки даты и времени было разра- ботано и впоследствии реализова- но портативное устройство, а также комплекс программ. В комплекс про- грамм входит встроенная программа работы устройства и прикладная про- грамма, предназначенная для обмена данными с устройством через персо- нальный компьютер (ПК). Устройством решаются следующие задачи: ● проверка наличия соединения с ре- гистратором; ● загрузка диагностических жур- налов на внутренний накопитель устройства; ● автоматический анализ загруженных диагностических журналов; ● выгрузка диагностических журналов с накопителя устройства на ПК; ● установка точных даты и времени в регистратор при помощи GPS; ● предоставление человеко-машинно- го интерфейса для взаимодействия с устройством. В качестве платы центрального микроконтроллера устройства была выбрана Raspberry Pi Pico с 26-кон- тактным интерфейсом ввода/выво- да (GPIO), поддерживающая такие протоколы, как SPI, I 2 C и UART. Отли- чительной особенностью платы по сравнению с прочими решения- ми является встроенная поддержка программирования контроллера на языке MicroPython. Это интерпре- тируемый язык с синтаксисом стан- дартного языка Python, созданный специально для работы на микро- контроллерах. Язык прост в освое- нии и позволяет быстро и эффек- тивно разрабатывать как прототипы программ, так и финальные сборки. Объём и читаемость исходного кода программных модулей значительно снижает сложность программирова- ния, снижая вероятность допущения ошибок и повышая тем самым надёж- ность и качество работы портативно- го устройства. Многофункциональность устрой- ства обусловливает использование нескольких модулей, подключаемых к плате центрального микроконтрол- лера, а именно: модуля часов реально- го времени, модуля канала Ethernet, модуля GPS и модуля бесперебойно- го питания. В качестве внутреннего накопителя устройства была выбра- на карта памяти MicroSD, размеща- ющаяся в соответствующем слоте на плате памяти. Для эффективного взаимодействия с устройством было решено использовать OLED-дисплей с небольшой диагональю и индика- ционные светодиоды; для управле- ния устройством применяются две