Návrh a implementace nového protokolu sběrnice MTBbus

Bc. Jan Horáček

Master's thesis

Design and implementation of a new MTBbus protocol

Abstract:

Se zaváděním počítačového řízení železniční dopravy vznikaly systémy umožňující centrálnímu řídicímu počítači interakci s venkovními prvky zabezpečovacího zařízení – výhybkami, návěstidly apod. Tato práce se zaměřuje na návrh a implementaci sběrnice, která takovou interakci umožní, ovšem na kolejištích modelových. Práce navrhuje a implementuje nový protokol sběrnice pro řízení modelových kolejišť MTBbus. Je popsáno, proč je současný systém řízení kolejiště nedostatečný, jsou formulovány požadavky na nový systém, tento systém je implementován. V rámci práce vznikl detailní návrh nového protokolu, nové hardwarové moduly pro řízení kolejiště, modul pro komunikaci s počítačem, obslužný počítačový software a knihovna integrující nový hardwarový systém se současným řídicím softwarem kolejiště. Nový řídicí systém byl otestován a nasazen na skutečná kolejiště, čímž umožnil jejich další rozšiřování a zprovoznění nových způsobů řízení dopravy. Vznikl otevřený a robustní systém s výhledem dlouhodobé udržitelnosti, který svými vlastnostmi převyšuje mnohé současné komerční systémy řízení modelových kolejišť. Vzniknuvší systém je obecný, takže jej lze použít i v mnoha jiných aplikacích.

Abstract:

The modern computer-controlled frailway relies on robust hardware and buses that allow the central computer to interact with external elements of railway safety systems such as switches or signals. This thesis presents MTBbus - a new bus and protocol that allows similar functionality for model railways. First, we give an in-depth overview of the existing, insufficient solutions. Then we present the design of a new protocol, the new corresponding hardware modules for railway control, and the hardware module for computer control. We provide a software solution that integrates the new hardware and bus with existing railway-control software. We have successfully tested and deployed the presented system on several real model railroads. The upgrade of the railroad to our system allows them to extend their functionality in new traffic management methods. Our solution is open and also has proven to be robust with the potential for long-term sustainability. MTBbus surpasses many state-of-the-art commercial systems. It is also applicable outside the model railways context.

Keywords

sběrnice, plc, mtb, mtbbus, rs485, embedded, stm32, qt, usb, cdc, protokol, avr, arm, dcc

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2021
• Supervisor: RNDr. Zdeněk Matěj, Ph.D.
• Reader: Ing. Jiří Čulen

Masaryk University

Faculty of Informatics

Master programme / field:
Informatics / Embedded Systems