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安全是铁路永恒的主题。铁路系统的不断提速,尤其是动车组的不断普及,为行车安全监控系统的建设提出了更高的要求。我国自行研制的客车安全监控信息系统中,包括对语音记录系统的支持。此语音系统主要用来记录列车司机与列调站台之间的通话,是整个列车黑匣子的语音数据记录部分。它的主要功能体现在,如果列车出现事故,而其它被检测的参数数据表明机车设备运行正常,那么,语音数据的记录将给事故的调查提供有力的帮助。随着嵌入式系统的快速发展,为更新传统的列车语音记录系统提供了技术支持和依据。基于嵌入式Linux的语音记录系统成为列车监控系统发展的新趋势,具有重要的现实意义和应用前景。
通过深入的分析基于ARM体系结构和嵌入式Linux操作系统的开发技术,设计了以AT91SAM9261为硬件平台的嵌入式Linux列车语音记录系统的总体设计方案。首先根据实际要求设计出硬件结构电路,其中主要包括AT91SAM9261微处理器与UDA1341TS、DataFlash、NandFlash以及硬件连接和主要芯片选型问题;其次,在软件设计方面,构建了嵌入式系统开发环境,结合AT91SAM9261微处理器的特性,提出了对系统启动代码结构流程的设计方法、U-Boot的编译、移植方法和根文件系统的构建方法,并最终通过对Linux操作系统内核的裁剪、配置,将其成功移植到目标处理器上。最后,详细的介绍了Linux内核音频驱动模块和SD卡驱动模块的设计思路和代码实现,在音频数据的传输中,采用DMA缓存区分块的思想,大大提高了语音系统的实时性能。
本系统的研制为列车安全检测系统搭建了Linux开发平台,Linux系统具有优秀的进程调度算法,即使列车在高速运行下要检测更多参数,它也能够执行地非常出色,并且具有丰富的外设管理资源,使得系统的升级换代变得容易。另一方面本系统的研究成果还可以应用到电话答录机、语音窃听器等民事或军事行业,或者对系统功能加以扩展,便能实现MP4、手机等消费类电子终端产品,具有一定的实用价值。