Реферат
Введение 4
1 Постановка задачи и анализ объекта проектирования 5
1.1 Цель проекта 5
1.2 Основные требования 5
1.3 Этапы реализации 6
1.4 Основная информация о путевой машине Duomatic 08-32C 7
1.5 Определение основных проблем и недостатков платы 8
1.6 Итог анализа 9
2 Проектирование и реализация устройства 10
2.1 Анализ компонентов платы EK503P-00 10
2.2 Создание модели платы EK503P-00 16
2.3 Проектирование устройства 21
2.4 Устройство для записи выходных сигналов 27
3 Разработка программы и тестирование 29
3.1 Проверка 74HC595 30
3.2 Проверка 74HC165 32
3.3 Программа для записи входных сигналов 34
3.4 Программа для эмуляции работы платы EK503P-00 36
3.5 Выводы 38
Заключение 39
Список сокращений 41
Список использованных источников 42
I 1Р14ЛОЖЕ1II4E А Схемы Ошибка! Закладка не определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Листинг программы для 74HC595 48
11Р14 Л ОЖЕ [ [ II Е В Листинг программы для 74HC165 51
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Листинг программы для записи входных сигналов 52
11Р14ЛОЖЕ1II IE Д Листинг программы для эмуляции работы EK503P-00 54
Реинжиниринг, или обратный инжиниринг, представляет собой процесс анализа системы с целью изучения ее состава и принципов работы. В частности, обратная разработка аппаратного обеспечения заключается в создании спецификаций на основе анализа, проводимого специалистами, не принимавшими участие в первоначальном проектировании.
В данной работе осуществляется обратная разработка платы управления EK-503P-00, применяемой в путевых машинах Duomatic 08-32C компании Plasser & Theurer, которые на данный момент используются в открытым акционерным обществом «Российские железные дороги». В условиях, когда доступ к аппаратным и программным средствам ограничен, возникает проблема в обслуживании имеющихся путевых машин. Замена устаревших компонентов на новые, способные воспроизводить функциональность оригинала, становится критически важной.
Цель работы заключается в разработке функционального аналога платы EK-503P-00 на новых компонентах. Ее актуальность обусловлена тем, что в настоящее время отсутствуют аналоги платы EK-503P-00. В связи с этим представляется актуальным создание платы с аналогичным функционалом.
В данной работе использовались плата Arduino Uno R3, среды разработки Arduino IDE и Proteus Design Suite, микросхемы ATmega328P, STM32F103RCT6, 74HC165, 74LS32 и 74HC595, программатор ChipProg-48, а также ПО PuTTY. Программное обеспечение реализовано на языке С++.
В процессе реализации проекта поэтапно решались задачи, определённые по результатам анализа задания на ВКР. На начальном этапе были рассмотрены основные требования и определены проблемы и недостатки платы EK-503P-00 для Duomatic 08-32C. Это позволило определить план предстоящей работы, а также выбрать микроконтроллер, на базе которого в дальнейшем и будет проектироваться новое устройство.
На втором этапе, для проектирования и реализации новой версии плата был выполнен анализ оригинальной платы EK-503P-00. Сначала определили какие компоненты используются и рассмотрели какую функцию они выполняют. После этого выполнили моделирование данной платы для симуляции работы. Для полноценной работы данной модели нам также потребовалось при помощи программатора прочитать программу с микроконтроллера D2764A. Это позволило провести симуляцию и определить какие сигналы мы получаем на выходе данного устройства. Также при помощи данной модели мы определили какие контакты отвечают за отправку данных, чтобы при разработке нового устройство в точности повторить все необходимые контакты. После комплексного анализа оригинальной платы приступили к разработке нового устройства. На этом этапе мы определились со списком необходимых компонентов и выполнили проектирования схемы для новой платы. Также сделали модель на основе данной схемы для проведения дальнейших испытаний. Кроме того, для получения выходных сигналов с платы EK-503P-00 было разработано специальное устройство. Оно позволит повторить все необходимые функции оригинальной платы. Данное устройство будет использоваться для дальнейшего развития проекта.
На третьем, заключительном, этапе работы была выполнена разработка программного обеспечения, а также тестирование данного ПО на тестовом стенде на базе платы Arduino Uno. Были проведены тесты для проверки микросхем 74HC595, 74LS32 и 74HC165. После успешной проверки комплектующих мы выполнили проверку записи входных сигналов для получения данных, которые поступают на данную плату. Также провели тестирование программы для эмуляции работы платы EK-503P-00, в ходе которого мы подавали на вход устройства различные сигналы и проверяли набор данных, которые получали на выходе. Полученные результаты тестирования можно использовать для разработки требований по дальнейшему развитию данного проекта.
Таким образом, всё поставленные задачи ВКР решены, что позволяет сделать вывод о достижении цели работы.
