CN106201971B - 一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台 - Google Patents

一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台 Download PDF

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    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus

Abstract

本发明公开了一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，属于铁路信号安全计算机系统技术领域。包括两套各自独立的计算机单元A和计算机单元B，计算机单元A和计算机单元B还包括以下相同结构：包括ARINC659背板总线，各通信模块、处理器CPUx和处理器CPUy通过ARINC659总线通讯连接：VCU板设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，总线接口板MBI板上设有处理器CPU，总线接口板MBI板上还设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块。本发明具有性能可靠、软件开发、维护工作量小、便于硬件维修等特点。

Description

一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台
技术领域
本发明涉及铁路信号安全计算机系统技术领域。
背景技术
目前所采用的铁路信号安全计算机系统以二取二的处理器为核心，通过以并行总线通信（PCI或ISA）方式传递运行结果和运行状态信息，通过状态信息实现同步，根据传递的运行结果信息进行软件比较，比较一致通过背板并行总线通信方式控制相应通信卡实现对外输出。在这种结构中同步和比较由软件实现，因此增大了软件的开发及维护工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，它具有性能可靠、软件开发、维护工作量小、便于硬件维修等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，包括两套各自独立的计算机单元A和计算机单元B，计算机单元A和计算机单元B各包括：设置在逻辑处理板VCU板上的处理器CPUx和处理器CPUy， VCU板的后接板VCU-EX板设有主备状态线，还包括设置在总线接口板MBI板上的至少一个通信模块，总线接口板MBI板的后接板MBI-EX板设有两个以上通信模块的对外输出通信接口，其中一个对外输出通信接口为对外总线接口，另一个对外输出通信接口为主备信息交互接口；计算机单元A和计算机单元B通过主备状态线的连接方式确定主备状态，计算机单元A和计算机单元B还包括以下相同结构：包括ARINC659背板总线，各通信模块、处理器CPUx和处理器CPUy通过ARINC659总线通讯连接：VCU板设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，分别用于处理器CPUx和处理器CPUy与ARINC659总线之间进行通讯连接，总线接口板MBI板上设有用于对通信模块所传输的信息与ARINC659总线所传输的信息进行协议转换的处理器CPU，总线接口板MBI板上还设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，通信模块所传输信号通过处理器CPU转换协议后，经BIUx模块和BIUy模块与ARINC659总线通讯连接。
本发明进一步改进在于：
处理器CPUx和处理器CPUy各具有独立的电源、时钟、保护电路、看门狗和复位电路模块。
处理器CPUx和处理器CPUy功能参数相同：处理器CPUx和处理器CPUy主要性能参数：字长：32 bits；主频：＞300 MHz。
主备信息信息交互接口为以太网接口。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1) 提供了安全计算机系内、系间的统一通用的高速、高容错数据传输和同步机制；传统并行背板总线的连线数据众多，如果采用冗余总线设计难度大，而串行背板总线，每条总线包括信号3根，4重冗余12根线，易于系统设计。
2) 消除了传统计算机结构中各通道以处理器为核心的缺点，各类模块可以按照功能性和可靠性要求，按需配置。
3) 通过模块化结构，为系统的功能扩展提供了极大的便利——系统功能的增加不需要修改已存在的模块，仅需在预留的扩展槽位增加功能模块即可；两套安全计算机物理、电气相互独立，可关断一套进行维修而不影响另外一套。
4) 相比传统的任务级自监控方式（一种二乘二取二系统的同步方法和设备200910237497.8 ），基于背板冗余总线自监控比较方式，克服了需要软件参与监控比对的缺点，其自监控机制完全对软件透明，减轻了软件设计、验证和认证的复杂度；相比于时钟锁步自监控（Lock-Step）（用于锁步同步的系统和方法 201180028954.8），此种方式避免了设计复杂的时钟锁步电路的设计。
本发明具有性能可靠、软件开发、维护工作量小、便于硬件维修等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中逻辑处理板VCU板上各模块与ARINC659总线连接结构示意图；
图3是图1中总线接口板MBI板上各模块与ARINC659总线连接结构示意图。
ARINC659总线介绍：ARINC659总线由四重冗余总线构成，数据在总线进行发送时，在发送端进行回读校核，发送和回读不一致将发现。在接收端也进行接收比较，比较不一致拒绝接收该数据。ARINC659总线即可实现挂接在总线上的两个处理器运算的比较。减轻软件开发工作量（其规范标准详见ARINC SPECIFICATION 659 BACKPLANE DATA BUS,DEC.27,1993）。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
由图1-3所示的实施例可知，本实施例包括两套各自独立的计算机单元A和计算机单元B，计算机单元A和计算机单元B各包括：设置在逻辑处理板VCU板上的处理器CPUx和处理器CPUy， VCU板的后接板VCU-EX板设有主备状态线，还包括设置在总线接口板MBI板上的至少一个通信模块，总线接口板MBI板的后接板MBI-EX板设有两个以上通信模块的对外输出通信接口，其中一个对外输出通信接口为对外总线接口，另一个对外输出通信接口为主备信息交互接口；计算机单元A和计算机单元B通过主备状态线的连接方式确定主备状态，计算机单元A和计算机单元B还包括以下相同结构：包括ARINC659背板总线，各通信模块、处理器CPUx和处理器CPUy通过ARINC659总线通讯连接：VCU板设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，分别用于处理器CPUx和处理器CPUy与ARINC659总线之间进行通讯连接，总线接口板MBI板上设有用于对通信模块所传输的信息与ARINC659总线所传输的信息进行协议转换的处理器CPU，总线接口板MBI板上还设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，通信模块所传输信号通过处理器CPU转换协议后，经BIUx模块和BIUy模块与ARINC659总线通讯连接。
处理器CPUx和处理器CPUy各具有独立的电源、时钟、保护电路、看门狗和复位电路模块。
处理器CPUx和处理器CPUy功能参数相同：处理器CPUx和处理器CPUy主要性能参数：字长：32 bits；主频：＞300 MHz。
主备信息信息交互接口为以太网接口。
工作原理：
逻辑处理板VCU板内包含各自独立的处理器CPUx和处理器CPUy，其分别各自控制一个节点的BIU模块对（串行背板总线接口单元的BIUx模块和BIUy模块），两通道之间保持绝对的独立性，并利用加强绝缘来进行电气隔离，处理器CPUx和处理器CPUy具有独立的电源、时钟、保护电路、看门狗和复位电路。保证系内/间的故障不会影响到另一系所有与安全通信接口相关的信息输入、处理和输出的功能。 处理器CPUx和CPUy执行完全相同的软件任务，并且同时由各自的BIU自ARINC659总线取得输入数据，因此经过软件解算后输出至各自BIU待发送的数据也应该是相同的；在时间规划表约定的时刻经过BIU交叉回绕比对发现此不一致，则BIU将立即停止本次发送并关闭对方发送，同时接收方也将检测到此次数据传输是错误，从而使得系统导向安全侧（停止对外输出）。
BIU模块对严格依照存储在其中的“时间规划表”规定的步骤和时间段参与ARINC659总线的运行，时间规划表是在设计阶段得以完全规定，并从根本上避免了节点对总线占用的“冲突”，通过时间触发机制，保证了系统运行的确定性和强实时性，杜绝了各个节点对总线资源抢占所引起的资源冲突导致的系统执行的不确定性，并且降低了计算机的传输延迟并且减少了传输抖动，提高了系统运行的可靠性和安全性。
多路总线接口板MBI板实现非安全功能，设置有单个处理器CPU单元，通过安装不同总线功能子卡（以太网子卡、422/232子卡、CAN子卡、Profibus模块等），实现机箱内ARINC659总线与多种外部总线的信息桥接功能。通过ARINC659背板总线接口单元BIU模块对（BIUx模块和BIUy模块）连接ARINC659总线。
通过MBI板上以太网口交互两系数据。处理器CPUx模块 和处理器 CPUy模块输出的主背交互数据通过ARINC659总线连接到MBI板，MBI板上的一个以太网口连接对方系，对方系收到数据后通过ARINC659总线发送到相应处理器CPUx和处理器CPUy。
VCU板卡与其后接板VCU-EX板相连，将背状态线引出。
MBI板卡与其后接板MBI-EX板相连， 将MBI对外输出通信接口引出。

Claims (4)

1.一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，包括两套各自独立的计算机单元A和计算机单元B，所述计算机单元A和计算机单元B各包括：设置在逻辑处理板VCU板上的处理器CPUx和处理器CPUy，VCU板的后接板VCU-EX板设有主备状态线，还包括设置在总线接口板MBI板上的至少一个通信模块，所述总线接口板MBI板的后接板MBI-EX板设有两个以上通信模块的对外输出通信接口，所述对外输出通信接口包括至少一个对外总线接口，和一个主备信息交互接口；所述计算机单元A和计算机单元B通过主备状态线的连接方式确定主备状态，其特征在于：所述计算机单元A和计算机单元B还包括以下相同结构：包括ARINC659背板总线，所述各通信模块、所述处理器CPUx和处理器CPUy通过ARINC659总线通讯连接：所述VCU板设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，分别用于所述处理器CPUx和处理器CPUy与ARINC659总线之间进行通讯连接，所述总线接口板MBI板上设有用于对通信模块所传输的信息与ARINC659总线所传输的信息进行协议转换的处理器CPU，所述总线接口板MBI板上还设有ARINC659背板总线接口单元BIUx模块和BIUy模块，所述通信模块所传输信号通过处理器CPU转换协议后，经BIUx模块和BIUy模块与ARINC659总线通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，其特征在于：所述处理器CPUx和处理器CPUy各具有独立的电源、时钟、保护电路、看门狗和复位电路模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，其特征在于：所述处理器CPUx和处理器CPUy功能参数相同：处理器CPUx和处理器CPUy主要性能参数：字长：32bits；主频：＞300MHz。
4.根据权利要求1所述的一种基于总线同步校验的铁路信号安全计算机平台，其特征在于：所述主备信息交互接口为以太网接口。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111091770B (zh) * 2019-12-17 2024-01-05 广州飞机维修工程有限公司 一种空客a320显示组件的驱动测试装置
CN112069122A (zh) * 2020-09-02 2020-12-11 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种通用二乘二取二计算机架构及其实现方法
CN114138370B (zh) * 2021-12-03 2023-09-05 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种arinc659时间规划表程序加载装置及方法
CN114546499A (zh) * 2022-01-07 2022-05-27 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 一种铁路安全计算机平台通信板卡配置管理方法及系统
CN116880153B (zh) * 2023-09-07 2024-01-09 比亚迪股份有限公司 二取二系统及其控制方法、轨道车辆

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101667152A (zh) * 2009-09-23 2010-03-10 华为技术有限公司 计算机系统及计算机系统的总线监控方法
CN201604665U (zh) * 2009-11-02 2010-10-13 北京全路通信信号研究设计院 一种列控中心通信接口设备
CN101876928B (zh) * 2009-11-13 2012-07-25 北京全路通信信号研究设计院有限公司 一种二乘二取二系统的同步方法和设备
CN101710376B (zh) * 2009-12-18 2012-08-22 浙江大学 安全计算机3取2表决方法硬件平台
US8058916B2 (en) * 2010-04-15 2011-11-15 Xilinx, Inc. Lockstep synchronization and maintenance
CN201867791U (zh) * 2010-12-14 2011-06-15 南车南京浦镇车辆有限公司 用于轨道交通的车载atp安全计算机
CN102945221A (zh) * 2012-10-18 2013-02-27 上海亨钧科技有限公司 一种全电子安全计算机联锁系统
CN102955903B (zh) * 2012-11-15 2015-12-16 同济大学 一种轨道交通计算机控制系统安全苛求信息的处理方法
US9367375B2 (en) * 2014-04-14 2016-06-14 Artesyn Embedded Computing, Inc. Direct connect algorithm
CN205068381U (zh) * 2015-09-09 2016-03-02 株洲南车时代电气股份有限公司 一种用于轨道交通的安全计算机平台

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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Applicant after: China Railway Scientific Research Institute Group Co., Ltd.

Applicant after: Communication signal Research Institute of China Railway Research Institute Group Co., Ltd.

Applicant after: Beijing Huatie Information Technology Co., Ltd.

Applicant after: Beijing Ruichi Guotie Intelligent Transport Systems Engineering Technology Co.,Ltd.

Address before: 100081 No. 2 Daliushu Road, Haidian District, Haidian District, Beijing

Applicant before: China Academy of Railway Sciences

Applicant before: Signal & Communication Research Institute, China Academy of Railway Sciences

Applicant before: Huatie Information Technology Development General Co., Beijing

Applicant before: Beijing Ruichi Guotie Intelligent Transport Systems Engineering Technology Co.,Ltd.

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Inventor after: Qi Zhihua

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Inventor after: Duan Wu

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