Nástroj pro generování zabezpečovacího zařízení pro železnici

diplomová práce, 2009/2010

Authoři:

Klíčová slova:

VHLD; železnice; generátor VHDL; XML; zabezpečovací zařízení

Popis:

Tato práce se zabývá tvorbou generátoru staničního zabezpečovacího zařízení železničního nádraží. Jde o program, který vytváří VHDL soubor, ve kterém jsou propojeny bloky staničního zabezpečovacího zařízení podle uživatelského návrhu. Vygenerovaný soubor stačí vložit do projektu s připravenými bloky. Ty byly použity z dřívější diplomové práce a přepracovány do podoby, která je vhodnější pro automatické generování.

Snahou bylo vytvoření jednoduchého editoru, pomocí kterého se snadno vytvoří nové nádraží, které lze následně nahrát do přípravku FPGA, kde je možné provádět další simulace, nebo jej použít pro praxi.

Program byl napsán v programovacím jazyku Java z důvodu přenositelnosti na jiné operační systémy. Software je vhodný pro tvorbu staničního zabezpečovacího zařízení založeného na pěti základních blocích napsaných pro FPGA.

Úvod:

Hlavním cílem této práce je vytvoření editoru staničního zabezpečovacího systému pro železnice, který bude generovat VHDL soubor na základě popisu XML a bude použitelný v projektu s připravenými pěti základními bloky. Tyto stavební bloky byly připraveny pro pozdější zabezpečení bloků samých a byly sloučeny vstupy a výstupy do skupin podle jejich propojení mezi ostatními bloky. Konečná verze editoru bude generovat VHDL soubor pro libovolné nádraží a dovolí tak testování na modelech železnice a následně se počítá s nasazení výsledného produktu do provozu.

Práce je postavena na základech diplomové práce z roku 2008 studenta Martina Zatřepálka. V původní práci bylo vytvořeno zabezpečovací zařízení pro železniční stanici založené na FPGA. Autor přepracoval a sloučil původní reléové bloky do bloků napsaných v jazyce VHDL.

Výsledky:

Při práci bylo upraveno pět základních stavebních bloků staničního zabezpečovacího zařízení. Bloky jsou připraveny pro jednodušší zabezpečení jejich funkčnosti. Rozdělení vstupních a výstupních signálů bylo provedeno podle způsobu zapojení bloků. Tím se zjednodušilo jejich ruční i automatické propojování. Všechny možné kombinace propojení bloků mezi sebou jsou v této práci zmapovány a detailně popsány včetně jejich zápisu ve VHDL.

Během práce byla vytvořena definice struktury XML souboru, který je využíván VHDL generátorem. V souboru XML je určeno, které bloky staniční zabezpečovací zařízení obsahuje a jak jsou mezi sebou propojeny. XML soubor je vytvořen přehledně a je čitelný pro běžného uživatele. Podle vzorových XML souborů lze sestavit libovolné zapojení staničního zabezpečovacího zařízení.

Pro ještě jednodušší vytváření staničního zabezpečovacího zařízení byla naprogramována grafická aplikace, jejímž výstupem je XML popis nádraží, který slouží jako vstupní soubor pro VHDL generátor. Pomocí tohoto nástroje byly sestaveny vzorové projekty.

Obrázky:

Obr.1: základní struktura jednoduchého nádraží Obr.2: grafický editor XML souboru popisujícího propojení bloků
Obr.3: propojení bloků pomocí datových odičů v VHDL Obr.4: implementovaná ukázka složitějšího nádraží

Ke stažení:

Umístění:

Práce je umístěna v archivu FEL ČVUT.


V Praze, 12. 11. 2012
Pavel Vít