CN109254806B - Btm协议配置识别单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种BTM协议配置识别单元，其主要由片外EEPROM的用户信息配置区与片内的FLASH程序区段组成；APP用户程序分为主体功能程序和多个用户协议程序；用户协议程序主要是按照目标用户(ATP/VOBC)的通信协议完成相关的数据交互；主体功能程序为固定的，不会随着用户协议的变化而变化，而用户协议程序别对应多个用户的BTM‑ATP/VOBC通信协议；由引导程序建立起目标用户的用户协议程序与主体功能程序间的联接。本发明带来如下的技术效果：提供了BTM软件面向多用户(ATP/VOBC)的软件模块化处理方法，简化了工作内容，同时提供了运营维护阶段的可配置化烧录手段。

Description

BTM协议配置识别单元
技术领域
本发明涉及铁路行业的列车控制领域，特别涉及BTM在应用过程中如何更合理处理与众多厂家的列控车载设备ATP/VOBC对接的软件设计与维护方案。
背景技术
伴随着国内轨道交通的飞速发展，仅仅依靠由轨道电路将闭塞信息送至车载设备的方式，已经在信息内容和信息量上远远无法满足高速行驶和高效率调度的要求，在这个大背景下，我国的轨道交通开始引入了欧洲的应答器系统，通过应答器向车载设备提供大量的固定信息和可变信息。
其车载设备包括应答器接收天线和应答器传输模块，以下简称BTM(应答器车载查询器)。应答器传输系统通过各个接口进行连通与连接，其中B接口是BTM与车载核心设备(ATP或VOBC)之间的接口，BTM向车载核心设备发送应答器的相关信息，同时接收来自车载核心设备的相关信息。
目前轨道交通中的车载核心设备的提供商众多，而应用应答器传输系统的不仅仅包括铁路运输行业，也包括城市轨道交通，因而车载核心设备与BTM的接口协议也是种类繁多。BTM的软件配置也种类繁多，维护成本很高。
BTM的软件配置会根据外部车载核心设备的种类不同而不同，增加了软件的配置管理的难度与工作量；
由于不同的用户需要提供一套软件，也给软件的维护造成了很大的不方便，软件的维护工作量会随着用户的增加而递增。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种BTM协议配置识别单元，其主要由片外EEPROM的用户信息配置区与片内的FLASH程序区段组成；所述用户信息配置区用于存储BTM软件的用户配置信息；片内的FLASH程序区段由用户信息引导程序映射区、主体功能代码映射区及用户协议代码映射区组成；
所述用户信息引导程序映射区存放着BootLoader程序，所述BootLoader程序是引导功能的程序；所述主体功能代码映射区和用户协议代码映射区存放该BTM软件的APP用户程序，该APP用户程序又分为主体功能程序和多个用户协议程序，分别对应存储在主体功能代码映射区和用户协议代码映射区；
所述主体功能程序主要完成BTM的主体功能，例如解码、定位以及自身检测，而与ATP/VOBC通信功能相关的所述用户协议程序主要是按照目标用户(ATP/VOBC)的通信协议完成相关的数据交互功能；
所述主体功能程序为固定的，不会随着用户协议的变化而变化，而所述用户协议程序包含并列的多个单独的用户协议程序，分别对应多个用户的BTM-ATP/VOBC通信协议，如果需要修改BTM的主体功能，只需修改该主体功能软件，如果需要修改或增加用户的通信协议部分，只需对应修改该用户协议程序。
由此本发明带来如下的技术效果：提供了BTM软件面向多用户(ATP/VOBC)的软件模块化处理方法，简化了工作内容；同时提供了运营维护阶段的可配置化的烧录手段(通过引导程序建立起目标用户的用户协议程序与主体功能程序间的联接)。
附图说明
图1为本发明配置识别单元的组成及原理框图；
图2为硬件IO配置识别用户协议的示例图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不已任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来讲，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
随着中国轨道交通的飞速发展，车载核心设备(ATP或VOBC)的产品已日益多样化，而BTM作为车载设备中重要的设备也面临着与多样化的ATP(列车超速防护系统)或VOBC(车载控制器)进行数据的交互。
作为BTM的提供厂商也面临着与众多的ATP或VOBC进行接口通信的问题，这个问题带来的最直接的后果是BTM软件配置数量繁多，维护量也骤增。目前大多数的ATP或VOBC与BTM的通信协议都不相同，ATP或VOBC方大多是根据自己需要与BTM定制相关的通信协议。
本发明提出了一种BTM与ATP/VOBC的协议配置识别的软件设计与维护方案，能够达到了配置一对多的效果，其中的“一”是指BTM，“多”则是指众多的列控车载设备ATP或VOBC。
优选的实施例
如附图1所示，BTM协议配置识别单元主要由片外的EEPROM用户信息配置区与片内的FLASH程序区段组成；片内的FLASH程序区段由用户信息引导程序映射区，主体功能代码映射区以及多个用户协议代码映射区组成。
用户信息配置区存储在CPU外部(片外)的EEPROM中的，其用户(指ATP/VOBC)配置信息的内容主要包括模式类别、用户信息表、目标用户以及升级模式自定义信息，模式类别包括工作模式和升级模式两种模式；用户信息表主要包括工作模式下的各个用户协议代码段的入口地址信息，目标用户定义该BTM的具体唯一的用户ID；升级模式自定义信息主要包括BTM软件升级的用户协议代码段的映射区首地址以及该用户的APP程序可执行文件；
EEPROM中的用户配置信息的内容更新主要通过BTM出厂时由专业人员进行写入和加密的，另外一种主要方式则是在现场拥有权限的技术人员完成配置内容的解密，写入和再加密过程。用户配置信息的写入是通过上位机软件完成。
CPU内部(片内)FLASH程序区段包括用户信息引导程序映射区，主体功能代码映射区以及用户协议代码映射区组成。用户信息引导程序映射区存放着例如BootLoader程序(引导功能的程序)，主体功能代码映射区和用户协议代码映射区则存放APP用户程序，APP用户程序又分为主体功能程序和用户协议程序，分别存储在主体功能代码映射区和用户协议代码映射区。
工作过程为：启动后，CPU加载FLASH里所有的程序段到RAM中，然后跳转到BootLoader程序中，在BootLoader程序中加载外部EEPROM中的用户信息表等信息，加载完成后,再建立起目标用户的用户协议程序与主体功能程序间的联接，之后进入用户APP程序开始执行目标用户的功能程序。
BootLoader程序主要完成两大功能：
一是启机后通过加载外部EEPROM中的用户信息配置内容，如果用户信息配置内容中的模式类别为工作模式，并确定目标用户信息后，根据目标用户信息在用户信息表中查找该用户协议代码段的入口地址，完成后入口地址的搜寻后向APP用户程序跳转，正常执行目标用户(指ATP/VOBC)的BTM软件功能，运行的程序包括主体功能程序与目标用户协议程序；
二是启机后通过加载外部EEPROM中的用户信息配置内容，如果用户信息配置内容中的模式类别为升级模式，则读取升级模式自定义信息，校验成功后完成对APP用户程序区的相关代码段映射区域的既有程序的擦除和新的数据的写入，程序写入成功后，将EEPROM中的升级模式配置改写为工作模式配置，确认改写成功后，跳转到APP用户程序区执行新的用户的BTM软件功能。
APP用户程序由主体功能程序和多个用户协议程序组成，通过将BTM软件的主体功能部分与用户ATP/VOBC通信功能相关部分进行模块化分离的思路解决BTM面向多用户的设计与维护问题。BTM主体功能程序主要完成BTM的主体功能，即解码、定位以及自身检测等，与ATP/VOBC通信功能相关的用户协议程序主要是按照目标用户ATP/VOBC的通信协议完成相关的数据交互功能。这样就把软件按照功能和业务进行了划分，每个模块可由单独人员进行维护与重构，而不影响其他模块；对于BTM软件的维护就分为了软件主体的维护部分和用户协议软件部分的维护两部分了，相比较于之前维护人员必须既要熟悉软件主体也要熟悉用户协议，这种方式对于维护人员的业务素质水平要求大大降低，维护业务也被模块化，可扩展性也提高了。主体功能程序为固定的，不会随着用户协议的变化而变化，而用户协议程序包含并列的多个单独的程序块(分别对应多个用户的BTM-ATP/VOBC通信协议)。如果需要修改BTM的主体功能，只需要修改主体功能软件，如果需要修改或增加用户协议部分，只需单独修改对应的用户协议软件部分即可。
另外的实施例
上面主发明描述的信息是出厂或者升级时由专业人员通过上位机软件的方式对EEPROM的用户配置信息内容进行初始化和更新，指定目标用户；以下两种实施例主要通过硬件IO信号设定和软件信息帧识别的方式指定目标用户，完成用户协议程序入口地址的检索；
A、根据硬件IO的配置来识别协议类型；
此方式的实现主要是通过启机后BootLoader程序通过加载EEPROM中的用户信息表，用户信息表主要包括用户协议程序的入口地址以及每个地址所对应的二进制编码，CPU通过读取板卡上设置相关的硬件固定信号，然后转义为二进制码，通过查表确定目标用户协议软件的入口地址，进而执行目标用户的功能软件；
启动后，CPU加载FLASH里所有的程序段到RAM中，然后跳转到BootLoader程序中，在BootLoader程序中加载外部EEPROM中的用户信息表，加载完成后进入主体功能程序执行，完成硬件信号的识别与转义，然后通过转义二进制码在用户信息表中查找目标用户程序段入口地址，查询成功后执行目标用户功能程序。
硬件信号识别协议的方法参见附图2，主要通过对硬件方波信号进行编码的方式来完成协议的识别，将1KHz方波信号编码为0，将2KHz方波信号编码为1，CPU通过GPIO(General Purpose input output)读取方波信息并解析所对应的二进制编码，如图2所示的二进制码为0110，这样程序执行对应的用户协议程序段。
表1 硬件信号与协议类型的对应关系
Figure BDA0001807050970000051
B、根据数据通信帧的特征确定协议并且锁定执行该协议软件；
此方式的实现主要是根据BTM与ATP/VOBC的通信方式大多采用主动-应答的方式，而且各个用户协议的通信帧内容都各自有各自的特点，BTM通过识别通信帧的内容来确定用户。
上电启机后，同A方式一样BootLoader程序通过加载EEPROM中的用户信息表，用户信息表包括所有用户协议程序的入口地址，ATP/VOBC主动发送请求帧，BTM接收到一帧请求帧后，对其帧头帧尾帧长等信息进行识别，不同用户(ATP/VOBC)协议的请求帧的帧头帧尾帧长等信息各不相同，BTM软件通过识别这些信息确定目标用户的身份，然后开始在用户信息表中检索入口地址，入口地址检索成功后开始执行程序。
启动后，CPU加载FLASH里所有的程序段到RAM中，然后跳转到BootLoader程序中，在BootLoader程序中加载外部EEPROM中的用户信息表，加载完成后进入主体功能程序执行，完成用户请求帧的解析，然后通过解析结果在用户信息表中查找目标用户程序段入口地址，查询成功后执行目标用户功能程序。
本发明的技术方案带来如下的技术效果：
其直接效果就是减少BTM软件的配置与维护工作量，减小技术人员现场升级的复杂度。
以上所述仅为本发明方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.BTM协议配置识别单元，其主要由片外EEPROM的用户信息配置区与片内的FLASH程序区段组成；所述用户信息配置区用于存储BTM软件的用户配置信息；片内的FLASH程序区段由用户信息引导程序映射区、主体功能代码映射区及用户协议代码映射区组成；
所述用户信息引导程序映射区存放着BootLoader程序，所述BootLoader程序是引导功能的程序；所述主体功能代码映射区和用户协议代码映射区存放该BTM软件的APP用户程序，该APP用户程序又分为主体功能程序和多个用户协议程序，分别对应存储在主体功能代码映射区和用户协议代码映射区；
所述主体功能程序主要完成BTM的主体功能，而与ATP/VOBC通信功能相关的所述用户协议程序主要是按照目标用户的通信协议完成相关的数据交互功能；所述主体功能是解码、定位以及自身检测；
所述主体功能程序为固定的，不会随着用户协议的变化而变化，而所述用户协议程序包含并列的多个单独的用户协议程序，分别对应多个用户的BTM-ATP/VOBC通信协议，如果需要修改BTM的主体功能，只需修改该主体功能软件，如果需要修改或增加用户的通信协议部分，只需对应修改该用户协议程序。
2.根据权利要求1所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，所述用户配置信息的内容主要包括模式类别、用户信息表、目标用户以及升级模式自定义信息，其中模式类别包括工作模式和升级模式两种模式，用户信息表主要包括所述工作模式下的各个用户协议程序代码段的入口地址信息，目标用户则定义该BTM的具体唯一的用户ID，升级模式自定义信息主要包括BTM软件升级的用户协议程序代码段的映射区首地址以及该用户的APP用户程序的可执行文件。
3.根据权利要求2所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，启动后，CPU加载FLASH里所有的程序段到RAM中，然后跳转到BootLoader程序，在BootLoader程序中加载外部EEPROM中的所述用户配置信息，加载完成后，再建立起目标用户的用户协议程序与主体功能程序间的联接，之后进入APP用户程序开始执行该目标用户的功能程序。
4.根据权利要求3所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，BootLoader程序按如下过程完成两种模式：
一是启机后通过加载外部EEPROM中的所述用户配置信息，如果用户信息配置内容中的模式类别为工作模式，并确定目标用户信息后，根据目标用户信息在用户信息表中查找该用户的协议程序代码段的入口地址，完成入口地址的搜寻后向APP用户程序跳转，正常执行该目标用户的BTM软件功能；
二是启机后通过加载外部EEPROM中的所述用户配置信息，如果用户信息配置内容中的模式类别为升级模式，则读取升级模式自定义信息，校验成功后完成对APP用户程序区的相关代码段映射区域的既有程序的擦除和新的数据的写入，程序写入成功后，将EEPROM中的升级模式配置改写为工作模式配置，确认改写成功后，跳转到APP用户程序执行新的用户的BTM软件功能。
5.根据权利要求3所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，启动后，CPU加载FLASH里所有的程序段到RAM中，然后跳转到BootLoader程序中，在BootLoader程序中加载外部EEPROM中的用户信息表，加载完成后进入主体功能程序执行，完成硬件信号的识别与转义，然后通过转义二进制码在用户信息表中查找目标用户的协议程序段入口地址，查询成功后执行该目标用户的APP用户程序。
6.根据权利要求5所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，所述用户信息表主要包括用户协议程序的入口地址以及每个地址所对应的二进制编码，CPU通过读取板卡上设置相关的硬件固定信号，然后转义为二进制码，通过查表确定目标用户协议软件的入口地址，进而执行目标用户的功能软件。
7.根据权利要求3所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，启动后，CPU加载FLASH里所有的程序段到RAM中，然后跳转到BootLoader程序中，在BootLoader程序中加载外部EEPROM中的用户信息表，加载完成后进入主体功能程序执行，完成用户请求帧的解析，然后通过解析结果在用户信息表中查找目标用户的协议程序段入口地址，查询成功后执行该目标用户的APP用户程序。
8.根据权利要求7所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，所述用户信息表包括所有用户协议程序的入口地址，ATP/VOBC主动发送请求帧，BTM接收到一帧请求帧后，对其帧头帧尾帧长的信息进行识别，不同用户协议的请求帧的帧头帧尾帧长信息各不相同，BTM软件通过识别这些信息确定目标用户的身份，然后在用户信息表中检索入口地址，入口地址检索成功后开始执行程序。
9.根据权利要求1所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，EEPROM中的用户配置信息的内容更新主要通过BTM出厂时由专业人员进行写入和加密的，另外一种主要方式则是在现场由拥有权限的技术人员完成配置内容的解密，写入和再加密过程；用户配置信息的写入可通过上位机软件完成。
10.根据权利要求1所述的BTM协议配置识别单元，其特征在于，通过将BTM软件的主体功能部分、与用户ATP/VOBC通信功能相关部分进行模块化分离，解决BTM面向多用户的设计与维护问题。
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