專利名稱：一種硬件同步通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于軌道交通安全控制領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于軌道交通安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)的硬件同步通信系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前軌道交通發(fā)展日益迅速，其控制系統(tǒng)的安全可靠直接關(guān)系車輛安全運(yùn)行和乘客人身安全。安全可靠的通信機(jī)制是軌道交通安全控制的關(guān)鍵，通常采用冗余和多樣性來提高系統(tǒng)可靠性。如圖I所示，軌道交通安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)采用三模冗余結(jié)構(gòu)，三個(gè)具有各自獨(dú) 立FPGA及ARM的微處理單元MCUl、MCU2、MCU3同時(shí)執(zhí)行相同的操作。一方面，MCUl、MCU2和MCU3三個(gè)單元對(duì)軌旁發(fā)送過來的命令做三取二表決，表決結(jié)果通過CAN總線送入車載外圍接口單元PPU，用于驅(qū)動(dòng)外圍的牽引執(zhí)行機(jī)構(gòu)；另一方面，從車載外圍接口單元PPU采集的傳感器信息通過CAN總線分別傳送到MCU1、MCU2和MCU3，再通過10M/100M以太網(wǎng)把傳感器信息發(fā)送到通道選擇板，在通道選擇板里做三取二表決，得到的結(jié)果通過CAN總線發(fā)送到車載通信單元OBRU及駕駛室顯示單元CDU，車載通信單元OBRU用于通過無線傳輸與軌旁運(yùn)控系統(tǒng)通信，駕駛室顯示單元⑶U用于信息的顯示。在上述軌道交通安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的三個(gè)微處理單元MCU1、MCU2和MCU3的FPGA內(nèi)部通過硬件邏輯產(chǎn)生送往ARM的脈沖信號(hào)，三個(gè)微處理單元在同步脈沖信號(hào)觸發(fā)下開始一個(gè)周期的工作。因此，一方面必須通過邏輯保證送往三個(gè)微處理單元中ARM的脈沖信號(hào)的同步；另一方面，必須保證在其中任何一個(gè)微處理單元發(fā)生故障時(shí)不影響另外兩個(gè)微處理單元中送往ARM的脈沖信號(hào)的同步。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于上述軌道交通安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)的硬件同步通信系統(tǒng)及其同步通信方法，該硬件同步通信系統(tǒng)及其同步方法既能通過邏輯保證送往三個(gè)微處理單元中ARM的脈沖信號(hào)的同步，又能保證在其中任何一個(gè)微處理單元發(fā)生故障時(shí)不影響另外兩個(gè)微處理單元中送往ARM的脈沖信號(hào)的同步。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種硬件同步通信系統(tǒng)，包括三個(gè)具有各自獨(dú)立的FPGA及ARM的微處理單元MCU1、MCU2、MCU3，其特征在于所述MCU1、MCU2和MCU3的電源各自獨(dú)立，所述MCU1、MCU2和MCU3連接同一條RS485背板總線。如上所述硬件同步通信系統(tǒng)的同步通信方法，其特征在于所述MCUl中的FPGA通過計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送往自身的ARM，同時(shí)通過所述RS485背板總線發(fā)送到所述MCU2和MCU3中，所述MCU2和MCU3接收到所述MCUl發(fā)送過來的脈沖信號(hào)后，送往各自的ARM ；當(dāng)所述MCU2在規(guī)定時(shí)間M內(nèi)未接收到脈沖信號(hào)，則所述MCU2中的FPGA通過計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送往自身的ARM，同時(shí)通過所述RS485背板總線發(fā)送到所述MCU3，所述MCU3接收到所述MCU2發(fā)送過來的脈沖信號(hào)后，送往所述MCU3的ARM ；當(dāng)所述MCU3在規(guī)定時(shí)間N內(nèi)未接收到脈沖信號(hào)，則報(bào)系統(tǒng)故障。以上所述的規(guī)定時(shí)間N>M。本實(shí)用新型的積極效果是通過在方法邏輯上對(duì)三個(gè)微處理單元MCUl、MCU2和MCU3設(shè)定優(yōu)先級(jí)(即優(yōu)先級(jí)大小為MCU1>MCU2>MCU3)，同時(shí)通過RS485背板總線，既確保了各微處理單元中ARM脈沖信號(hào)的同步，又保證了任一微處理單元發(fā)生故障時(shí)不影響另外兩個(gè)微處理單元中送往ARM的脈沖信號(hào)的同步，滿足了三取二表決的要求。
以下結(jié)合附圖
及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖I是軌道交通安全平臺(tái)體系及本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，MCUl、MCU2和MCU3分別通過CAN總線與PPU實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，通過以太網(wǎng)與通道選擇板實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。一種硬件同步通信系統(tǒng)，包括三個(gè)具有各自獨(dú)立的FPGA及ARM的微處理單元MCUl、MCU2、MCU3，其特征在于所述MCUl、MCU2和MCU3的電源各自獨(dú)立，所述MCUl、MCU2和MCU3連接同一條RS485背板總線。如上所述的硬件同步通信系統(tǒng)的同步通信方法，其特征在于所述MCUl中的FPGA通過計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送往自身的ARM，同時(shí)通過所述RS485背板總線發(fā)送到所述MCU2和MCU3中，所述MCU2和MCU3接收到所述MCUl發(fā)送過來的脈沖信號(hào)后，送往各自的ARM ；當(dāng)所述MCU2在規(guī)定時(shí)間M內(nèi)未接收到脈沖信號(hào)，則所述MCU2中的FPGA通過計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送往自身的ARM，同時(shí)通過所述RS485背板總線發(fā)送到所述MCU3，所述MCU3接收到所述MCU2發(fā)送過來的脈沖信號(hào)后，送往所述MCU3的ARM ；當(dāng)所述MCU3在規(guī)定時(shí)間N內(nèi)未接收到脈沖信號(hào)，則報(bào)系統(tǒng)故障。以上所述規(guī)定時(shí)間N>M。具體同步通信過程如下首先，系統(tǒng)上電復(fù)位，所有MCU自檢通過后開始工作。各MCU通過檢測(cè)自身地址判斷自身優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)最高的MCUl檢測(cè)到自身地址后，內(nèi)部FPGA發(fā)出15ms脈沖信號(hào)，通過RS485背板總線送往自身ARM芯片以及MCU2和MCU3。MCU2檢測(cè)到自身地址后，如果在15ms內(nèi)檢測(cè)到脈沖信號(hào)，則正常執(zhí)行后續(xù)步驟。如果15ms內(nèi)未檢測(cè)到脈沖信號(hào)，則自身的FPGA發(fā)出15ms脈沖信號(hào)，通過RS485背板總線送往自身ARM芯片以及MCU3。正常工作時(shí)，MCUl作為主卡，發(fā)送15ms脈沖信號(hào)，MCU2和MCU3，作為從卡，接收總線上的脈沖信號(hào)。當(dāng)MCU 2檢測(cè)不到總線上的脈沖信號(hào)時(shí)，MCU 2自動(dòng)作為主卡，發(fā)送脈沖信號(hào)，MCU 3作為接收。當(dāng)MCU3超過30ms檢測(cè)不到總線信號(hào)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)處于故障狀態(tài)。正常工作時(shí)，各MCU內(nèi)部ARM芯片會(huì)檢測(cè)自身狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障，則產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，并將報(bào)警信號(hào)通過以太網(wǎng)發(fā)送給上位機(jī)。綜上所述，本實(shí)用新型的硬件同步通信系統(tǒng)及其基于優(yōu)先級(jí)的同步通信方法能夠滿足采樣的同步，同時(shí)任一微處理單元的 故障不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種硬件同步通信系統(tǒng)，包括三個(gè)具有各自獨(dú)立的FPGA及ARM的微處理單元MCUl、MCU2、MCU3，其特征在于所述MCUl、MCU2和MCU3的電源各自獨(dú)立，所述MCUl、MCU2和MCU3連接同一條RS485背板總線。
專利摘要本實(shí)用新型屬于軌道交通安全控制領(lǐng)域，提供了一種硬件同步通信系統(tǒng)，包括三個(gè)具有各自獨(dú)立的FPGA及ARM的微處理單元MCU1、MCU2、MCU3，其特征在于所述MCU1、MCU2和MCU3的電源各自獨(dú)立，所述MCU1、MCU2和MCU3連接同一條RS485背板總線。通過在方法邏輯上對(duì)三個(gè)微處理單元MCU1、MCU2和MCU3設(shè)定優(yōu)先級(jí)(即優(yōu)先級(jí)大小為MCU1>MCU2>MCU3)，同時(shí)通過RS485背板總線，既確保了各微處理單元中ARM脈沖信號(hào)的同步，又保證了任一微處理單元發(fā)生故障時(shí)不影響另外兩個(gè)微處理單元中送往ARM的脈沖信號(hào)的同步，滿足了三取二表決的要求。
文檔編號(hào)H04L12/40GK202435426SQ20112056170
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者余小鵬, 史瑛杰, 李煒瑋, 楊振榮, 楊燁, 高超 申請(qǐng)人:上海自動(dòng)化儀表股份有限公司