CN115987713A - 热备计算机联锁系统的联锁机双cpu数据选择方法 - Google Patents

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夏寒冰
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Abstract

本发明的一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，包括基于硬件通信连接图，联锁机接收到通信机上报IO设备信息包后进行校验检查，记录各自接收到IO模块的设备状态信息，然后联锁两个CPU通过SPI接口进行同步自己接收到IO模块设备状态信息给到对方CPU，然后选取最多可用的非安全侧IO设备状态信息上报到控显机。本发明通过联锁机两CPU通过对通信机上报IO设备状态信息包经校验、同步、处理上报最多可用的设备信息到控显机，解决了上报冗余通道的设备状态信息带来的设备状态数据缺失，影响热备系统的可用性的技术问题。

Description

热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法。
背景技术
目前热备计算机联锁系统架构分为主/备两系，每系包括控显机、联锁机、通信模块、IO模块、执行单元，联锁机上报两路通道设备状态信息到控显机，由于通信干扰的存在，会导致联锁机两个CPU接收到的IO设备数量及状态不一致，上报通道的设备状态信息数据会存在设备状态信息缺失或不一致的隐患，表现为控显机显示设备状态减少，影响热备系统的可用性问题，针对此，申请人提出一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法。
发明内容
本发明提出的一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，可解决热备系统联锁机两个CPU因由于通信干扰，联锁上报设备状态信息数据存在设备状态信息缺失或不一致的隐患，影响热备系统的可用性的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，包括控显机、联锁主系、联锁备系、通信机、IO模块、执行单元，联锁机包括CPU1与CPU2，所述联锁主系、联锁备系分别通过串口与通信机通信连接，联锁机两CPU之间通过SPI进行通信连接，通信机与IO模块通过CAN总线连接，联锁主系、联锁备系通过以太网与控显机连接；联锁机接收到通信机数据后进行校验检查，记录各自接收到IO模块的设备状态信息，然后联锁两个CPU通过SPI接口进行同步自己接收到IO模块设备状态信息给到对方CPU，然后选取最多可用的非安全侧IO设备状态信息上报到控显机。
进一步地，还包括：IO设备状态信息采集单元、IO设备状态信息同步单元及IO设备状态信息处理单元；
IO设备状态信息采集单元完成联锁每个CPU对两路通信机上报的设备状态信息进行检验，校验通过，保存到设备状态信息数组，校验不通过，将对应设备状态信息数组清为0；
IO设备状态信息同步单元完成通过SPI通信将设备状态信息同步到对方CPU工作；
IO设备状态信息处理单元完成IO设备状态信息选择处理工作；
进一步地，IO模块根据不同类别的设备，对每种IO设备的状态采用8421编码，IO模块按此码值进行上报设备状态；
进一步地，IO模块根据不同类别设备的状态码值，建立每种IO设备状态状态优先级表，优先级为设备状态可用(非安全侧)大于设备不可用(安全侧)；
进一步地，IO设备状态信息选择，采用根据模块的类别，当模块类别与IO模块地址相同，但上报的设备状态不同时根据设备的状态码值对应的优先级选取优先级高的设备状态信息更新当前设备序号的设备状态信息，然后更新最多可用的非安全侧IO(可用)设备状态信息上报到控显机。
由上述技术方案可知，本发明的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，通过联锁机两CPU通过对通信机上报IO设备状态信息包经校验、同步、处理上报最多可用的设备信息到控显机，解决了上报冗余通道的设备状态信息带来的设备状态数据缺失，影响热备系统的可用性的技术问题。
附图说明
图1是为本发明的联锁机与通信机模块的硬件通信连接图；
图2是本发明的整体步骤流程图；
图3是本发明的双CPU数据选择处理流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，包括：
本发明实施例提供一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，解决了上报冗余通道的设备状态信息带来的设备状态数据缺失隐患，影响热备系统的可用性的技术问题，增强了热备系统的可用性、稳定性。以下分别进行详细说明。
如图1所示，硬件通信连接图，包括控显机、联锁主系、联锁备系、通信机、IO模块、执行单元，联锁机包括CPU1与CPU2，所述联锁主系、联锁备系分别通过串口与通信机通信连接，联锁机两CPU之间通过SPI进行通信连接，通信机与IO模块通过CAN总线连接，联锁主系、联锁备系通过以太网与控显机连接；
需要说明的是，系统预设每个联锁机连接8-12个通信机，本实施例列举8个，每个通信机连接最多30个IO模块，每个IO模块状态信息为2字节表示，IO模块状态信息包括IO设备类型，IO设备身份号及IO设备状态信息；系统两系的联锁机每个CPU都能收到两个串口(串1、串2)的数据，串1来自一个通信机，串2来自另一个通信机；IO模块采集执行单元的设备状态信息组安全包上报到通信机，通信机将管辖的所有IO模块设备信息组安全包上报到联锁机；
联锁机接收到通信机上报IO设备信息包后进行校验检查，记录各自接收到IO模块的设备状态信息，然后联锁两个CPU通过SPI接口进行同步自己接收到IO模块设备状态信息给到对方CPU，然后选取最多可用的非安全侧IO设备状态信息上报到控显机。
如图2所示，整体步骤流程图，具体包括步骤S1至S3：
S1、IO设备状态信息采集单元；
本单元完成IO设备状态信息数组的采集赋值。IO设备状态信息数组两CPU分别为Cpu1IoStaInfo[ComNum][StaInfo]及Cpu2IoStaInfo[ComNum][StaInfo]用于保存两个串口通道接收IO设备状态信息及同步后的设备状态信息，本实施例ComNum大小为8，StaInfo大小为240，第一个60个字节保存本CPU串1数据，第二个60个字节保存本CPU串2数据，第三个60个字节保存对方CPU串1数据，第四个60个字节保存对方CPU串2数据；
联锁机两个CPU的两个串口通道接收到通信机上报的IO设备状态信息包，通信数据安全包中包含数据包的长度、序列号、时间戳及整个数据包的多项式CRC值，联锁机接收到通信数据再次采用同样的多项式CRC值校验检查接收到的数据，检查通过将赋值给IO设备状态信息数组；
CRC主要用于验证联锁主系或联锁备系接收到通信机上报数据的正确性，不正确数据包不进行IO设备状态信息数组的赋值。
S2、IO设备状态信息同步单元；
本单元完成IO设备状态信息同步到另一个CPU；联锁机两个CPU间通过SPI通信将本方的IO设备状态信息数组前120个字节同步到对方CPU，这样SPI同步后，每个CPU就有了对方CPU的两个通道IO设备状态信息，IO设备状态信息保存在IO设备状态信息数组后120字节空间中；
需要说明的是，完成同步后，联锁机的两个CPU获得两个串口(串1、串2)的IO设备信息为相同的，保证了两个CPU处理IO设备信息数据是相同的。
S3、IO设备状态信息处理单元；
本单元根据如图3所示的数据选择处理流程完成IO设备状态信息选择处理工作。
如图3所示，双CPU数据选择处理流程图，具体包括步骤S301至S303：
S301：数据仲裁，指的是联锁机两CPU对系统中的每一个通信机，从步骤S2中获得的8个IO设备状态信息数组中遍历各个设备状态信息Cpu1IoStaInfo及Cpu2IoStaInfo双CPU四个通道共240字节数据，当模块类别与IO模块地址相同，但上报的设备状态不同时根据设备的状态码值对应的优先级选取优先级高的设备状态信息更新当前设备序号的设备状态信息；
需要说明的是，IO模块根据不同类别的设备，对每种IO设备的状态采用8421编码，IO设备按此码值进行上报，道岔设备状态：00b无表示，01b定位，10b反位，11b驱动中；信号机设备状态：000b灭灯，001b蓝灯断丝，010b蓝灯点亮，011b白灯断丝，100b白灯点亮；轨道设备状态：00b占用，01b空闲；输入输出设备状态：00b无电，01b有电；
根据不同类别设备的状态码值，建立每种IO设备状态状态优先级表，优先级为设备状态可用(非安全侧)大于设备不可用(安全侧)，为了提高程序遍历速度，本实施例采用静态表表示，将IO设备状态优先级表分为道岔设备状态优先级表用于处理道岔设备，信号机设备状态优先级表用于处理信号机设备，通用设备状态优先级表用于处理轨道及DI/DO设备，分别为：
static const u8_t swiPriLevel[4]＝{0xffu,1u,2u,3u}；
static const u8_t sigPriLevel[5]＝{0xffu,4u,3u,2u,1u}；
static const u8_t comPriLevel[2]＝{0xffu,1u}；
设备状态优先级表的大小为IO设备的状态码值个数，设备状态优先级表的元素序号对应IO设备的状态值，设备状态优先级表的元素值对应优先级，数值越小优先级越高；
需要说明的是，经过数据仲裁后，联锁机的两个CPU完成了两个串口(串1、串2)的最多可用的IO设备信息更新。
S302：数据更新，根据设备类型，遍历系统各个设备类型所有设备序号的下设备状态信息，更新上报数组SumRptIoSta；
S303：数据上报，将上报数组SumRptIoSta添加序列号、时间戳、CRC等安全组包措施后，上报到控显机。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，基于硬件通信连接图，其特征在于，硬件通信连接图包括控显机、联锁主系、联锁备系、通信机、IO模块、执行单元，联锁机包括CPU1与CPU2，所述联锁主系、联锁备系分别通过串口与通信机通信连接，联锁机两CPU之间通过SPI进行通信连接，通信机与IO模块通过CAN总线连接，联锁主系、联锁备系通过以太网与控显机连接；
联锁机接收到通信机上报IO设备信息包后进行校验检查，记录各自接收到IO模块的设备状态信息，然后联锁两个CPU通过SPI接口进行同步自己接收到IO模块设备状态信息给到对方CPU，然后选取最多可用的非安全侧IO设备状态信息上报到控显机。
2.根据权利要求1所述的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，其特征在于：
预设每个联锁机连接8-12个通信机，每个通信机连接最多30个IO模块，每个IO模块状态信息为2字节表示，IO模块状态信息包括IO设备类型，IO设备身份号及IO设备状态信息；
系统两系的联锁机每个CPU都能收到两个串口即串1、串2的数据，串1来自一个通信机，串2来自另一个通信机；
IO模块采集执行单元的设备状态信息组安全包上报到通信机，通信机将管辖的所有IO模块设备信息组安全包上报到联锁机。
3.根据权利要求2所述的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、通过IO设备状态信息采集单元，完成联锁每个CPU对两路通信机上报的设备状态信息进行检验，校验通过，保存到设备状态信息数组，校验不通过，将对应设备状态信息数组清为0；
S2、通过IO设备状态信息同步单元完成通过SPI通信将设备状态信息同步到对方CPU工作；
S3、通过IO设备状态信息处理单元，根据所设数据选择处理流程完成IO设备状态信息选择处理工作。
4.根据权利要求3所述的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，其特征在于：所述S1、通过IO设备状态信息采集单元，完成IO设备状态信息数组的采集赋值，具体包括：
联锁机两个CPU的两个串口通道接收到通信机上报的IO设备状态信息包，通信数据安全包中包含数据包的长度、序列号、时间戳及整个数据包的多项式CRC值，联锁机接收到通信数据再次采用同样的多项式CRC值校验检查接收到的数据，检查通过将赋值给IO设备状态信息数组；
CRC用于验证联锁主系或联锁备系接收到通信机上报数据的正确性，不正确数据包不进行IO设备状态信息数组的赋值。
5.根据权利要求3所述的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，其特征在于：所述S2、通过IO设备状态信息同步单元，完成IO设备状态信息同步到另一个CPU，具体包括，
本单元完成IO设备状态信息同步到另一个CPU；联锁机两个CPU间通过SPI通信将本方的IO设备状态信息数组前120个字节同步到对方CPU，这样SPI同步后，每个CPU就有了对方CPU的两个通道IO设备状态信息，IO设备状态信息保存在IO设备状态信息数组后120字节空间中；
完成同步后，联锁机的两个CPU获得两个串口的IO设备信息为相同的，保证了两个CPU处理IO设备信息数据是相同的。
6.根据权利要求3所述的热备计算机联锁系统的联锁机双CPU数据选择方法，其特征在于：所述S3、通过IO设备状态信息处理单元，根据所设数据选择处理流程完成IO设备状态信息选择处理工作，具体包括，
S301：数据仲裁，指的是联锁机两CPU对系统中的每一个通信机，从步骤S2中获得的8个IO设备状态信息数组中遍历各个设备状态信息Cpu1IoStaInfo及Cpu2IoStaInfo双CPU四个通道共240字节数据，当模块类别与IO模块地址相同，但上报的设备状态不同时根据设备的状态码值对应的优先级选取优先级高的设备状态信息更新当前设备序号的设备状态信息；
IO模块根据不同类别的设备，对每种IO设备的状态采用8421编码，IO设备按此码值进行上报，道岔设备状态：00b无表示，01b定位，10b反位，11b驱动中；信号机设备状态：000b灭灯，001b蓝灯断丝，010b蓝灯点亮，011b白灯断丝，100b白灯点亮；轨道设备状态：00b占用，01b空闲；输入输出设备状态：00b无电，01b有电；
根据不同类别设备的状态码值，建立每种IO设备状态状态优先级表，优先级为设备状态可用即非安全侧大于设备不可用即安全侧，为了提高程序遍历速度，采用静态表表示，将IO设备状态优先级表分为道岔设备状态优先级表用于处理道岔设备，信号机设备状态优先级表用于处理信号机设备，通用设备状态优先级表用于处理轨道及DI/DO设备，分别为：
static const u8_t swiPriLevel[4]＝{0xffu,1u,2u,3u}；
static const u8_t sigPriLevel[5]＝{0xffu,4u,3u,2u,1u}；
static const u8_t comPriLevel[2]＝{0xffu,1u}；
设备状态优先级表的大小为IO设备的状态码值个数，设备状态优先级表的元素序号对应IO设备的状态值，设备状态优先级表的元素值对应优先级，数值越小优先级越高；
经过数据仲裁后，联锁机的两个CPU完成了两个串口的最多可用的IO设备信息更新；
S302：数据更新，根据设备类型，遍历系统各个设备类型所有设备序号的下设备状态信息，更新上报数组SumRptIoSta；
S303：数据上报，将上报数组SumRptIoSta添加序列号、时间戳、CRC这些安全组包措施后，上报到控显机。
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