CN110336646B - 一种适用于leu的dbpl码回采设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于LEU的DBPL码回采设备及方法，所述的回采设备包括安全处理单元和回采逻辑功能装置，所述的安全处理单元与回采逻辑功能装置连接，所述的回采逻辑功能装置设有两个独立的回采通道，回采逻辑功能装置向安全处理单元传输回采数据和回采数据计算结果，当安全处理单元资源空闲时，安全处理单元对回采数据进行校验，当安全处理单元资源繁忙时，安全处理单元对回采数据计算结果进行校验。与现有技术相比，本发明具有采用两种校验方式，解决安全处理单元的资源占用问题，回采的连续性高，存储可靠性高，提高了回采的安全性，进而保证系统的安全性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种DBPL码回采方法及设备，尤其是涉及一种适用于LEU的DBPL码回采设备及方法。
背景技术
LEU与应答器是列车控制系统中的地面设备，DBPL码是一种数据编码方式，应用于LEU发送给应答器报文的数据传输中，正确实施高效的回采，是LEU安全发送报文的一种保证。
但是，在实现回采功能时，有几个设计困境是本行业技术人员一直关注的：
1.回采数据处理任务对安全处理单元的资源占用问题。由于LEU的报文是连续重复发送的，不到2ms就有一条约1kbit的报文传输出去，LEU设备安全处理单元的时钟资源有限，报文数据回采回来后，大量的数据处理工作会严重占用安全处理单元的资源，导致LEU本身的主功能受到影响。
2.回采的连续性问题。DBPL码的回采是实时连续的，两个报文帧之间没有停顿，但是安全处理单元的命令执行时序与回采数据的时序会出现不匹配的情况，即回采数据准备好时，安全处理单元有可能正在执行主任务，无法进行回采数据校验，当安全处理单元资源空闲时，回采数据可能已经被更新，此时安全处理单元就丢失了一帧报文的回采校验，导致安全处理单元不能保证对每一帧报文进行回采校验处理。
3.回采的安全性问题。回采检验是DBPL码输出正确性的保证，DBPL码的输出发生错误时，安全处理单元会进行安全处理，因此，存在一种故障模式，当回采功能发生软件或硬件故障，一直上传之前时刻缓存的报文时，LEU就失去了对现有传输内容的控制，导致安全问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于LEU的DBPL码回采设备及方法。
一种适用于LEU的DBPL码回采设备，所述的回采设备包括安全处理单元和回采逻辑功能装置，所述的安全处理单元与回采逻辑功能装置连接，其特征在于，所述的回采逻辑功能装置设有两个独立的回采通道，回采逻辑功能装置向安全处理单元传输回采数据和回采数据计算结果，当安全处理单元资源空闲时，安全处理单元对回采数据进行校验，当安全处理单元资源繁忙时，安全处理单元对回采数据计算结果进行校验。
优选地，所述的LEU包括发送逻辑功能装置和发送模拟电路装置，所述的回采逻辑功能装置分别与安全处理单元、发送逻辑功能装置和发送模拟电路装置连接，所述的发送逻辑功能装置分别与安全处理单元和发送模拟电路装置连接。
优选地，每个所述的回采通道包括通信模块、CRC计算模块、存储器、解析模块和采集模块，所述的采集模块与解析模块连接，所述的解析模块分别与CRC计算模块和存储器连接，所述的通信模块分别与CRC计算模块、存储器连接。
优选地，所述的通信模块用于与安全处理单元通信，所述的CRC计算模块用于计算回采数据的CRC，所述的存储器用于存储解析后的回采数据，所述的解析模块用于解析DBPL码的数字信号，所述的采集模块用于对模拟电路中的DBPL码波形进行采样。
优选地，所述的存储器包括第一存储模块和第二存储模块，优先使用第一存储模块，当第一存储模块不可用、第二存储单元可用时，使用第二存储模块，当第一存储模块和第二存储模块都不可用时，告知安全处理单元回采错误。
一种适用于LEU的DBPL码回采方法，所述方法包括：
S1：结合发送逻辑功能装置传输的帧头针尾同步信号，回采逻辑功能装置中的两个回采通道独立地对发送模拟电路传输的DBPL回采信号进行采样、分析，并判断两个回采通道是否都正确，若是，获取回采数据计算结果和回采数据，并向安全处理单元传输回采数据计算结果和回采数据，进入S2，否则告知安全处理单元回采发生错误；
S2：判断安全处理单元资源占用情况，若安全处理单元资源空闲，采用回采数据进行校验，得到回采判断结果，进入S3，否则直接采用回采数据计算结果进行校验，并得到回采判断结果，进入S3；
S3：若回采判断结果为正确，返回S1，否则，进行报错处理。
优选地，所述的S1中每一个回采通道对DBPL回采信号进行采样、分析及判断回采是否正确的具体步骤为：
步骤一：判断是否收到帧头同步信号，若收到进入步骤二，否则返回步骤一；
步骤二：对DBPL码的模拟信号进行采样，得到1bit的DBPL码数字信号；
步骤三：判断采集的DBPL码是否满足编码规则，若是则进入步骤四，否则返回步骤二；
步骤四：对DBPL码进行解析，通过对比上一波形与当前波形的采样结果是否相同进行判断，若采样结果相同则DBPL码数字信号为1，否则DBPL码数字信号为0，得到解码后的1bit的DBPL码数据，所述的解码后的1bit的DBPL码数据即为回采数据；
步骤五：对解码后的1bit的DBPL码数据进行CRC串行计算；
步骤六：判断第一存储模块是否可用，若可用则进入步骤九，否则进入步骤七；
步骤七：判断第二存储模块是否可用，若可用则进入步骤八，否则进入步骤二十；
步骤八：将解码后的1bit的DBPL码数据存储到第二存储模块，然后进入步骤十；
步骤九：将解码后的1bit的DBPL码数据存储到第一存储模块，然后进入步骤十；
步骤十：判断是否有帧尾同步信号，若有则进入步骤十一，否则返回步骤二；
步骤十一：判断当前采集的回采数据是否足够一帧，若足够进入步骤十二，否则进入步骤二十；
步骤十二：记录当前的CRC计算结果；
步骤十三：判断当前回采数据是否记录在第一存储模块，若是则进入步骤十七，否则进入步骤十四；
步骤十四：判断当前回采数据是否记录在第二存储模块，若是则进入步骤十五，如果不是则进入步骤二十；
步骤十五：将第二存储模块记录为占用，第一存储模块记录为可用；
步骤十六：告知安全处理单元最新回采数据存储在第二存储模块，进入步骤十九；
步骤十七：将第一存储模块记录为占用，第二存储模块记录为可用；
步骤十八：告知安全处理单元最新回采数据存储在第一存储模块；
步骤十九：告知安全处理单元本次CRC计算结果，返回步骤一；
步骤二十：告知安全处理单元回采发生错误。
优选地，S2中当两个通道的回采数据校验都通过时，判断回采结果正确。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)采用两种校验方式，解决安全处理单元的资源占用问题：采用整帧报文校验和CRC校验两种校验方式，安全处理单元可以根据当前资源占用情况决定采用哪种校验方式；
2)每个通道采用两个储存模块，提高回采的连续性，避免了使用一个存储模块时，可能出现的安全处理单元读取与回采数据写入的动作冲突，或同一存储模块的存储地址错误问题，从而提高了可靠性；
3)利用双通道进行回采，当两个通道的回采数据校验都通过，才判断输出DBPL码正确，提高了回采的安全性，进而保证系统的安全性。
附图说明
图1为本发明中LEU的结构框图；
图2为本发明中回采逻辑功能装置图；
图3为本发明回采方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
如图2所示，一种适用于LEU的DBPL码回采设备，该回采设备应用于LEU中，包括安全处理单元和回采逻辑功能装置，安全处理单元与回采逻辑功能装置连接，回采逻辑功能装置向安全处理单元传输回采数据和回采数据计算结果，当安全处理单元资源空闲(空闲为使用率小于30％)时，安全处理单元对回采数据进行校验，当安全处理单元资源繁忙(繁忙为使用率大于80％)时，安全处理单元对回采数据计算结果进行校验。
回采逻辑功能装置设有回采通道A和回采通道B，回采通道A、回采通道B每个都包括通信模块、CRC计算模块、第一存储模块、第二存储模块、解析模块和采集模块，所述的采集模块与解析模块连接，所述的解析模块分别与CRC计算模块和存储器连接，所述的通信模块分别与CRC计算模块、第一存储模块、第二存储模块连接。
采集模块A/B：对模拟电路中的DBPL码波形进行采样，采样后由1表示高电平的半个周期，0表示一个低电平的半个周期。最终得到01或10表示的DBPL码数字信号。
解析模块A/B：对DBPL码的数字信号进行解析。通过对比上一波形与当前波形的采样结果是否相同进行判断，相同则为1，不同则为0。最终得到DBPL码编码前的报文数据内容。如：前一波形采样结果为01，当前波形采样结果为10，则记录为0；前一波形采样结果为01，当前波形采样结果为01，则记录为1。
存储模块A/B:将解析后的报文数据存储起来，每次存储1bit数据，存够一整帧后再传输给安全处理单元。
CRC计算模块A/B：计算报文数据的CRC，串行计算方式，每次输入1bit。
通信模块A/B：用于与安全处理单元通信，收到安全处理单元的对应读取指令后，将存储模块中的CRC结果或报文数据传输给安全处理单元。当回采发生错误后，将错误报告给安全处理单元。
安全处理单元：在安全处理单元主任务的运行空闲时，根据当前安全处理单元的资源占用情况，分别从两个回采通道读取回采的整帧报文数据，或回采数据的CRC计算结果，对比安全处理单元的报文数据或安全处理单元计算的CRC结果。如果两通道对比结果都相同，则证明当前LEU发送的DBPL码正确，如果有任一通道不同则安全处理单元会停止DBPL码的输出，保证系统的安全。
本实施例中，采集模块和解析模块选用可编程逻辑阵列，使用XC3S700AN-5FGG484芯片，每个通道各使用一个芯片实现，通过可编程逻辑阵列的IO端口，编程采样DBPL码信号，并对波形进行解析；存储模块选用四个RAM芯片，通过SPI协议与可编程逻辑阵列进行通信；CRC计算模块：在选用的芯片内编写计算模块，实现串行的CRC计算，CRC位数设置为32位，计算多项式为0X 04C11DB7；通信模块：在选用的芯片内编写通信模块，通过SPI协议对存储模块进行读取，并通过Flexbus总线与安全处理单元通信；安全处理单元：选用符合对应安全标准的安全处理单元芯片，主频不低于300MHZ。
如图1所示，LEU包括发送逻辑功能装置和发送模拟电路装置，回采逻辑功能装置分别与安全处理单元、发送逻辑功能装置和发送模拟电路装置连接，发送逻辑功能装置分别与安全处理单元和发送模拟电路装置连接，其中，安全处理单元用于给发送逻辑功能装置传输报文数据、从回采逻辑电路读取回采数据和根据报文数据及回采数据判断当前的LEU报文数据发送情况，所述的发送逻辑功能装置用于将LEU发送的报文数据转化为DBPL码、将帧头帧尾同步信息传输给回采逻辑功能装置，所述的发送模拟电路装置用于将DBPL码转换成模拟信号输出，所述的回采逻辑功能装置用于将发送模拟电路输出的DBPL码模拟信号采集回来、将采集到的DBPL模拟信号传输给安全处理单元。
一种适用于LEU的DBPL码回采方法，该方法步骤为：
S1：结合发送逻辑功能装置传输的帧头针尾同步信号，回采逻辑功能装置中的两个回采通道独立地对发送模拟电路传输的DBPL回采信号进行采样、分析，并判断两个回采通道是否都正确，若是，获取CRC计算结果和回采数据，并向安全处理单元传输CRC计算结果和回采数据，进入S2，否则告知安全处理单元回采发生错误；
S2：判断安全处理单元资源占用情况，若安全处理单元资源空闲，采用回采数据进行校验，得到回采判断结果，进入S3，否则直接采用CRC计算结果进行校验，并得到回采判断结果，进入S3。
S3：若回采判断结果为正确，返回S1，否则，进行报错处理。
如图3所示，所述的S1中一个回采通道对DBPL回采信号进行采样、分析及判断回采是否正确的具体步骤为：
步骤一：帧头同步信号设置为高有效，当检测到高电平时帧头同步信号有效，判断是否收到帧头同步信号，若收到进入步骤二，否则返回步骤一；
步骤二：对DBPL码的模拟信号进行采样，采样后由1表示高电平的半个周期，0表示一个低电平的半个周期，得到01或10表示的1bit的DBPL码数字信号，所述的1bit的DBPL码数字信号即为回采数据；
步骤三：判断采集的DBPL码是否满足编码规则：帧头同步信号设置为高有效且当检测到高电平时帧头同步信号有效，若满足进入步骤四，否则就返回步骤二；
步骤四：对DBPL码进行解析，通过对比上一波形与当前波形的采样结果是否相同进行判断，相同则DBPL码数字信号为1，不同则DBPL码数字信号为0；
步骤五：对1bit的DBPL码数字信号进行CRC串行计算，采用同步逻辑时序，设置宽度为32位的寄存器，计算多项是为0X 04C11DB7，计算的初始值设备为0XFFFFFFFF,结果异或值为0XFFFFFFFF，输入数据不反转，输出数据反转；
步骤六：设置一个标志为flag1标记第一存储模块的可用性，当falg1为1时表示可用，0则不可用，判断第一存储模块是否可用，若可用进入步骤九，否则进入步骤七；
步骤七：设置一个标志为flag2标记第二存储模块的可用性，当falg2为1时表示可用，0则不可用，同时设置互斥逻辑，flag1与flag2的值不可同时为1或同时为2，判断第二存储模块是否可用，若可用则进入步骤八，否则进入步骤二十；
步骤八：将步骤四得到的1bit的DBPL码数字信号存储到第二存储模块，地址从0开始存储，最高存储地址为1023bit，然后进入步骤十；
步骤九：将步骤四得到的1bit的DBPL码数字信号存储到第二存储模块，地址从0开始存储，最高存储地址为1023bit，然后进入步骤十；
步骤十：帧尾同步信号设置为低有效，当检测到低电平时帧尾同步信号有效，判断是否有帧尾同步信号，如果有则进入步骤十一，否则返回步骤二；
步骤十一：判断当前回采数据位数是否足够一帧，如果不够则证明回采有错误，则进入步骤二十；
步骤十二：记录当前的CRC计算结果，将此时CRC寄存器的内容读出，作为CRC计算结果，然后清除CRC寄存器，重新设置为初值0XFFFFFFFF；
步骤十三：设置标志寄存器flag3，当数据记录在第一存储模块时，flag3为高电平，判断当前数据是否记录在第一存储模块，若是进入步骤十七，否则进入步骤十四；
步骤十四：设置标志寄存器flag4，当数据记录在第二存储模块时，flag4为高电平，判断当前数据是否记录在第二存储模块，若是进入步骤十五否则进入步骤二十；
步骤十五：将第二存储模块记录为占用，第一存储模块记录为可用，即将flag1设置为1，flag2设置为0；
步骤十六：告知安全处理单元最新回采数据存储在第二存储模块，通过Flexbus总线将该信息传输给安全处理单元，并在安全处理单元读取回采数据前一直保持该信息，安全处理单元读取回采数据后将该信息取消；
步骤十七：将第一存储模块记录为占用，第二存储模块记录为可用，即将flag1设置为0，flag2设置为1；
步骤十八：告知安全处理单元最新回采数据存储在第一存储模块，通过Flexbus总线将该信息传输给安全处理单元，并在安全处理单元读取回采数据前一直保持该信息，安全处理单元读取回采数据后将该信息取消；
步骤十九：告知安全处理单元在CRC计算结果，通过Flexbus总线告知安全处理单元当前的CRC计算结果，在总线上一直保持该信息，然后返回步骤一；
步骤二十：通过Flexbus总线告知安全处理单元当前回采错误。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。
Claims (4)
1.一种适用于LEU的DBPL码回采设备，所述的回采设备包括安全处理单元和回采逻辑功能装置，所述的安全处理单元与回采逻辑功能装置连接，其特征在于，所述的回采逻辑功能装置设有两个独立的回采通道，回采逻辑功能装置向安全处理单元传输回采数据和回采数据计算结果，当安全处理单元资源空闲时，安全处理单元对回采数据进行校验，当安全处理单元资源繁忙时，安全处理单元对回采数据计算结果进行校验；
每个所述的回采通道包括通信模块、CRC计算模块、存储器、解析模块和采集模块，所述的采集模块与解析模块连接，所述的解析模块分别与CRC计算模块和存储器连接，所述的通信模块分别与CRC计算模块、存储器连接；
所述的通信模块用于与安全处理单元通信，所述的CRC计算模块用于计算回采数据的CRC，所述的存储器用于存储解析后的回采数据，所述的解析模块用于解析DBPL码的数字信号，所述的采集模块用于对模拟电路中的DBPL码波形进行采样；
所述的存储器包括第一存储模块和第二存储模块，优先使用第一存储模块，当第一存储模块不可用、第二存储单元可用时，使用第二存储模块，当第一存储模块和第二存储模块都不可用时，告知安全处理单元回采错误。
2.根据权利要求1所述的一种适用于LEU的DBPL码回采设备，其特征在于，所述的LEU包括发送逻辑功能装置和发送模拟电路装置，所述的回采逻辑功能装置分别与安全处理单元、发送逻辑功能装置和发送模拟电路装置连接，所述的发送逻辑功能装置分别与安全处理单元和发送模拟电路装置连接。
3.一种适用于LEU的DBPL码回采方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：结合发送逻辑功能装置传输的帧头帧尾同步信号，回采逻辑功能装置中的两个回采通道独立地对发送模拟电路传输的DBPL回采信号进行采样、分析，并判断两个回采通道是否都正确，若是，获取回采数据计算结果和回采数据，并向安全处理单元传输回采数据计算结果和回采数据，进入S2，否则告知安全处理单元回采发生错误；
S2：判断安全处理单元资源占用情况，若安全处理单元资源空闲，采用回采数据进行校验，得到回采判断结果，进入S3，否则直接采用回采数据计算结果进行校验，并得到回采判断结果，进入S3；
S3：若回采判断结果为正确，返回S1，否则，进行报错处理；
所述的S1中每一个回采通道对DBPL回采信号进行采样、分析及判断回采是否正确的具体步骤为：
步骤一：判断是否收到帧头同步信号，若收到进入步骤二，否则返回步骤一；
步骤二：对DBPL码的模拟信号进行采样，得到1bit的DBPL码数字信号；
步骤三：判断采集的DBPL码是否满足编码规则，若是则进入步骤四，否则返回步骤二；
步骤四：对DBPL码进行解析，通过对比上一波形与当前波形的采样结果是否相同进行判断，若采样结果相同则DBPL码数字信号为1，否则DBPL码数字信号为0，得到解码后的1bit的DBPL码数据，所述的解码后的1bit的DBPL码数据即为回采数据；
步骤五：对解码后的1bit的DBPL码数据进行CRC串行计算；
步骤六：判断第一存储模块是否可用，若可用则进入步骤九，否则进入步骤七；
步骤七：判断第二存储模块是否可用，若可用则进入步骤八，否则进入步骤二十；
步骤八：将解码后的1bit的DBPL码数据存储到第二存储模块，然后进入步骤十；
步骤九：将解码后的1bit的DBPL码数据存储到第一存储模块，然后进入步骤十；
步骤十：判断是否有帧尾同步信号，若有则进入步骤十一，否则返回步骤二；
步骤十一：判断当前采集的回采数据是否足够一帧，若足够进入步骤十二，否则进入步骤二十；
步骤十二：记录当前的CRC计算结果；
步骤十三：判断当前回采数据是否记录在第一存储模块，若是则进入步骤十七，否则进入步骤十四；
步骤十四：判断当前回采数据是否记录在第二存储模块，若是则进入步骤十五，如果不是则进入步骤二十；
步骤十五：将第二存储模块记录为占用，第一存储模块记录为可用；
步骤十六：告知安全处理单元最新回采数据存储在第二存储模块，进入步骤十九；
步骤十七：将第一存储模块记录为占用，第二存储模块记录为可用；
步骤十八：告知安全处理单元最新回采数据存储在第一存储模块；
步骤十九：告知安全处理单元本次CRC计算结果，返回步骤一；
步骤二十：告知安全处理单元回采发生错误。
4.根据权利要求3所述的一种适用于LEU的DBPL码回采方法，其特征在于，S2中当两个通道的回采数据校验都通过时，判断回采结果正确。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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