CN111638895B - 一种机车信号车载设备程序在线变更方法 - Google Patents

一种机车信号车载设备程序在线变更方法 Download PDF

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Abstract

一种机车信号车载设备程序在线变更方法，属于铁路信号领域，本发明为解决机车信号车载设备现有程序变更方法需拆卸设备，变更不方便，易给设备运用带来故障风险，影响铁路运行安全的问题。本发明方法将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU的内部FLASH均划分为两个无地址重叠的独立区域，分别为引导程序区和应用程序区；所述应用程序区用于存储本板件CPU需要执行的逻辑运算与控制程序；所述引导程序区用于接收本板件CPU的新应用程序，将本板件CPU的应用程序区的原应用程序擦除并固化新应用程序进行程序变更操作；机车信号板CPU和/或信号记录板CPU上电并从引导程序区启动；外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作。

Description

一种机车信号车载设备程序在线变更方法
技术领域
本发明涉及机车信号车载设备的程序变更方法，属于铁路信号领域。
背景技术
机车信号车载设备为列车运行控制系统关键车载技术装备，该设备通过接收线圈接收在钢轨上传输的轨道电路信息，以复示运行列车前方地面信号的显示状态。机车信号车载设备不仅向司机提供信号显示，同时向后级列车超速防护设备提供信号来源。机车信号车载设备是确保行车安全，实现车上自动报警、自动停车，提高行车效率的列车运行控制系统关键车载技术装备。
机车信号车载设备在现场运用过程中，根据现场运用条件的变化，或根据客户要求，需要对机车信号车载设备内应用程序进行升级或降级的程序变更操作。目前，对机车信号车载设备内应用程序的变更采用的方法为：
首先，在列车上，维护人员将机车信号车载设备断电后，把需要变更程序的机车信号板或信号记录板从设备内拆卸下来；
然后，在室内，由专业技术人员通过计算机中安装的程序烧写工具对板件进行新应用程序烧写；
最后，烧写完成后，由维护人员将板件安装到设备内。
上述程序变更方法繁琐，给现场操作人员带来极大不便，消耗人力物力，增加设备维护成本。而且拆卸设备也给设备运用带来故障风险，影响铁路运行安全。
因此，研究一种方便快捷可靠的机车信号车载设备在线程序变更方法十分必要。
发明内容
本发明目的是为了解决机车信号车载设备现有程序变更方法需拆卸设备，变更不方便，易给设备运用带来故障风险，影响铁路运行安全的问题，提供了一种机车信号车载设备程序在线变更方法。
本发明所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，机车信号车载设备内部有信号记录板和n块机车信号板，该方法包括以下步骤：
将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU的内部FLASH均划分为两个无地址重叠的独立区域，分别为引导程序区和应用程序区，并在两个区域中分别固化引导程序和应用程序；所述应用程序区用于存储本板件CPU需要执行的逻辑运算与控制程序；所述引导程序区用于接收本板件CPU的新应用程序，将本板件CPU的应用程序区的原应用程序擦除并固化新应用程序进行程序变更操作；
机车信号板CPU和/或信号记录板CPU上电并从引导程序区启动；
外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作；
判断程序变更是否成功，当判断程序变更失败时，将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU重新上电并执行程序变更操作，直至程序变更成功为止。
优选地，引导程序区划分至FLASH密码区所在扇区。
优选地，在外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作之前，所述方法还包括以下步骤：
外部设备与信号记录板建立直接通信；
信号记录板判断机车信号板是否需要进行程序变更，当判断机车信号板需要程序变更时，外部设备的新应用程序通过信号记录板发送至机车信号板；
信号记录板判断自身是否需要进行程序变更，当判断信号记录板自身需要程序变更时，外部设备的新应用程序发送至信号记录板。
优选地，当判断机车信号板不需要程序变更时，机车信号板CPU跳转至应用程序区；
当判断信号记录板不需要程序变更时，信号记录板CPU跳转至应用程序区。
优选地，当判断程序变更成功时，信号记录板CPU和/或机车信号板CPU复位重启，跳转至应用程序区。
优选地，当判断机车信号板和/或信号记录板需要程序变更时，信号记录板CPU引导程序区接收外部设备发送的新应用程序，进行保存并校验。
优选地，所述在线变更方法还包括：
当信号记录板CPU和/或机车信号板CPU应用程序在运行过程中、并收到程序变更命令时，信号记录板CPU和/或机车信号板CPU跳转至引导程序区。
优选地，机车信号车载设备包括n块机车信号板，信号记录板CPU的引导程序区还用于转发其它板件CPU的新应用程序；
当判断机车信号板需要程序变更时，外部设备将机车信号车载设备内部多个板件的新应用程序串行存至信号记录板CPU的引导程序区；
将多个板件新应用程序存至信号记录板的顺序为：机车信号板1→机车信号板2→……→机车信号板n→信号记录板；
信号记录板对串行存入的新应用程序依次进行处理，若接收的是机车信号板的新应用程序，则转发至对应的机车信号板，由对应机车信号板完成程序变更操作；若接收的是信号记录板的新应用程序，由信号记录板完成程序变更操作；直至所有板件程序变更完成。
优选地，机车信号车载设备中各板件的对自身程序变更操作相同，具体过程为：
CPU上电并从引导程序区启动，
若没有检测到FLASH的引导程序区接收新应用程序，则跳转到应用程序区运行正常功能逻辑程序；
若检测到引导程序区接收了本板件的新应用程序，则将应用程序区的原应用程序擦除，并将接收的新应用程序固化至应用程序区，程序变更成功后CPU复位。
优选地，外部设备为数据存储设备，数据存储设备通过串行通信总线接口或网络通信接口与信号记录板建立通信；
或者
外部设备为远程变更服务器，远程变更服务器通过远程通信接口与信号记录板建立通信。
本发明的优点：
1)不需将机车信号车载设备变更程序的板件从设备内拆卸，避免了拆卸带来的故障风险，方便快捷，可靠性好。
2)变更方式多样，需要程序变更时，不需要计算机，使用外部存储设备或远程变更服务器连接机车信号车载设备的外部接口即可。
3)无需专业技术人员就可进行程序变更工作，节省了维护成本，提高了现场设备维护效率。
4)引导程序区只需在设备出厂时烧写一次，进行程序变更时只需要擦除或烧写应用程序区，不需要擦除或更改密码区所在扇区，减小了误操作密码区的风险。
5)变更过程中，若意外打断变更进程导致程序变更失败，可多次重新上电进行变更，直至程序变更成功，提高了程序变更的可操作性。
附图说明
图1是本发明所述一种机车信号车载设备内板件CPU内部FLASH区域划分框图；
图2是外部设备与机车信号车载设备内CPU建立通信并发送数据原理图；
图3是图2的原理展开图；
图4是采用本发明方法进行设备内部板件程序变更流程图；
图5是机车信号车载设备内部板件程序变更顺序图；
图6是引导程序流程图；
图7是应用程序流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，该方法包括以下步骤：
将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU的内部FLASH均划分为两个无地址重叠的独立区域，分别为引导程序区和应用程序区，并在两个区域中分别固化引导程序和应用程序；所述应用程序区用于存储本板件CPU需要执行的逻辑运算与控制程序；所述引导程序区用于接收本板件CPU的新应用程序，将本板件CPU的应用程序区的原应用程序擦除并固化新应用程序进行程序变更操作；
机车信号板CPU和/或信号记录板CPU上电并从引导程序区启动；
外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作；
判断程序变更是否成功，当判断程序变更失败时，将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU重新上电并执行程序变更操作，直至程序变更成功为止。
当判断程序变更成功时，信号记录板CPU和/或机车信号板CPU复位重启，跳转至应用程序区。
机车信号车载设备包括n块机车信号板，信号记录板CPU的引导程序区还用于转发其它板件CPU的新应用程序；
当判断机车信号板需要程序变更时，外部设备将机车信号车载设备内部多个板件的新应用程序串行存至信号记录板CPU的引导程序区；
将多个板件新应用程序存至信号记录板的顺序为：机车信号板1→机车信号板2→……→机车信号板n→信号记录板；
信号记录板对串行存入的新应用程序依次进行处理，若接收的是机车信号板的新应用程序，则转发至对应的机车信号板，由对应机车信号板完成变更操作；若接收的是信号记录板的新应用程序，由信号记录板完成变更操作；直至所有板件变更完成。
参见图2和图3可知，机车信号车载设备内部有信号记录板和n块机车信号板，对这些板件进行变更或降级的程序变更操作需要通过外部设备进行在线操作，外部设备为数据存储设备或远程变更服务器。在外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作之前，所述方法还包括以下步骤：
外部设备与信号记录板建立直接通信；数据存储设备通过串行总线与信号记录板建立通信，比如借助串行通信总线接口完成。远程变更服务器通过串口总线、网口总线或无线通信接口与信号记录板建立通信，比如借助远程通信模块完成。
信号记录板判断机车信号板是否需要进行程序变更，当判断机车信号板需要程序变更时，外部设备的新应用程序通过信号记录板发送至机车信号板；
信号记录板判断自身是否需要进行程序变更，当判断信号记录板自身需要程序变更时，外部设备的新应用程序发送至信号记录板。
信号记录板和n块机车信号板的CPU均内置FLASH，CPU可采用数字信号处理器DSP实现复杂的控制算法，参见图1，在设备出厂时对FLASH进行分区操作，划分为两个无地址重叠的独立区域，分别为引导程序区和应用程序区，并在两个区域中分别固化引导程序和应用程序，这两个程序是由上位机的程序开发软件编译产生的，并由上位机的程序开发软件使用仿真器固化至相应区域。引导程序包含接收本CPU或转发其它CPU新应用程序的功能，并且可将应用程序区的原应用程序擦除并固化新接收到应用程序。应用程序为CPU需要执行的逻辑运算与控制功能。此过程要注意引导程序工程与应用程序工程的地址数据链接文件配置要保持一致，不能产生地址冲突。同时，要注意引导程序和应用程序的跳转地址配置。
引导程序区只需在设备出厂时烧写一次，固化在CPU内部FLASH的密码区所在扇区，应用程序区固化在引导程序区之外的其他扇区。CPU上电后，从引导程序区启动，以完成程序变更操作。进行程序变更时只需对应用程序区所在FLASH进行操作，不需密码区的引导程序区FLASH进行操作，减小了误操作密码区的风险，提高了程序变更的安全性。程序变更过程中，若意外打断变更进程导致程序变更失败，可多次重新上电进行程序变更，直至程序变更成功，提高了程序变更的可操作性。参见图2所示为数据存储设备或远程变更服务器与CPU建立通信并发送数据流程图。其中，外部设备与信号记录板CPU之间可以通过网口总线、串口总线或远程模块来进行，信号记录板与n个机车信号板之间可以通过串口总线来进行。
设备在现场运行过程中，外部数据存储设备或远程变更服务器通过主机外部接口的串行通信总线或远程模块与需要变更程序的CPU建立通信，并向其发送新应用程序，顺序为图5所示：机车信号板1→机车信号板2→……→机车信号板n→信号记录板。当判断机车信号板和/或信号记录板需要程序变更时，信号记录板CPU引导程序区接收外部设备发送的新应用程序，进行保存并校验。
信号记录板和n块机车信号板的CPU上电运行进行程序变更的方式是相同的，参见图6，CPU上电并从引导程序区启动，若没有检测到FLASH的引导程序区接收新应用程序，则跳转到应用程序区运行正常功能逻辑程序；若检测到引导程序区接收了本板件的新应用程序，则将应用程序区的原应用程序擦除，并将接收的新应用程序固化至应用程序区，程序变更成功后CPU复位。若程序变更不成功，将该板件CPU重新上电执行程序变更操作，直至程序变更成功为止。新应用程序数据固化完成后，由引导程序跳转至应用程序区入口，重新运行应用程序。
参见图7为应用程序区的程序流程图，其功能为：
执行机车信号设备的逻辑运算与控制功能，若应用程序在运行过程中收到程序变更命令，则跳转至引导程序。
下面参见图4和图5对机车信号车载设备程序在线变更方法的执行过程进行说明：
设备上电后，机车信号板、信号记录板分别从引导程序区启动，判断当前各自应用程序是否需要变更程序。外部设备通过信号记录板外部接口与信号记录板CPU建立通信连接，将n个机车信号板CPU的新应用程序串行发送给信号记录板，信号记录板再将其数据转发给对应的机车信号板；外部设备将信号记录板CPU的新应用程序发送给信号记录板，用于对应信号记录板自身变更，其变更操作过程参见图6所示。信号记录板按顺序逐一将新应用转发给机车信号板并完成变更操作后，机车信号板CPU复位。最后检测信号记录板自身是否变更，若变更按图6所示流程完成变更操作，完成后，信号记录板CPU复位；至止完成设备内部所有板件的变更操作。在变更操作中，大多数情况不是全部板件都需要变更，不需要变更的板件自动跳转至应用程序区运行正常功能逻辑程序，顺序检测下一块板件。

Claims (8)

1.一种机车信号车载设备程序在线变更方法，机车信号车载设备包括信号记录板和n块机车信号板，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU的内部FLASH均划分为两个无地址重叠的独立区域，分别为引导程序区和应用程序区，并在两个区域中分别固化引导程序和应用程序；
所述应用程序区用于存储本板件CPU需要执行的逻辑运算与控制程序；所述引导程序区用于接收本板件CPU的新应用程序，将本板件CPU的应用程序区的原应用程序擦除并固化新应用程序进行程序变更操作；
机车信号板CPU和/或信号记录板CPU上电并从引导程序区启动；
外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作；
判断程序变更是否成功，当判断程序变更失败时，将信号记录板CPU和/或机车信号板CPU重新上电并执行程序变更操作，直至程序变更成功为止；
在外部设备的新应用程序发送至信号记录板CPU和/或机车信号板CPU进行程序变更操作之前，所述方法还包括以下步骤：
外部设备与信号记录板建立直接通信；
信号记录板判断机车信号板是否需要进行程序变更，当判断机车信号板需要程序变更时，外部设备的新应用程序通过信号记录板发送至机车信号板；
信号记录板判断自身是否需要进行程序变更，当判断信号记录板自身需要程序变更时，外部设备的新应用程序发送至信号记录板；
信号记录板CPU的引导程序区还用于转发其它板件CPU的新应用程序；
当判断机车信号板需要程序变更时，外部设备将机车信号车载设备内部多个板件的新应用程序串行存至信号记录板CPU的引导程序区；
将多个板件新应用程序存至信号记录板的顺序为：机车信号板1→机车信号板2→……→机车信号板n→信号记录板；
信号记录板对串行存入的新应用程序依次进行处理，若接收的是机车信号板的新应用程序，则转发至对应的机车信号板，由对应机车信号板完成程序变更操作；若接收的是信号记录板的新应用程序，由信号记录板完成程序变更操作；直至所有板件程序变更完成。
2.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，引导程序区划分至FLASH密码区所在扇区。
3.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，
当判断机车信号板不需要程序变更时，机车信号板CPU跳转至应用程序区；
当判断信号记录板不需要程序变更时，信号记录板CPU跳转至应用程序区。
4.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，
当判断程序变更成功时，信号记录板CPU和/或机车信号板CPU复位重启，跳转至应用程序区。
5.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，
当判断机车信号板和/或信号记录板需要程序变更时，信号记录板CPU引导程序区接收外部设备发送的新应用程序，进行保存并校验。
6.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，所述在线变更方法还包括：
当信号记录板CPU和/或机车信号板CPU应用程序在运行过程中、并收到程序变更命令时，信号记录板CPU和/或机车信号板CPU跳转至引导程序区。
7.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，机车信号车载设备中各板件的对自身程序变更操作相同，具体过程为：
CPU上电并从引导程序区启动，
若没有检测到FLASH的引导程序区接收新应用程序，则跳转到应用程序区运行正常功能逻辑程序；
若检测到引导程序区接收了本板件的新应用程序，则将应用程序区的原应用程序擦除，并将接收的新应用程序固化至应用程序区，程序变更成功后CPU复位。
8.根据权利要求1所述一种机车信号车载设备程序在线变更方法，其特征在于，
外部设备为数据存储设备，数据存储设备通过串行通信总线接口或网络通信接口与信号记录板建立通信；
或者
外部设备为远程变更服务器，远程变更服务器通过远程通信接口与信号记录板建立通信。
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