KR100468887B1 - Monitoring System of Serial Data Communication for Signal System of Rail Road - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도 신호 장비 시리얼 데이터 통신 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도 신호 장비간의 시리얼 데이터 통신 회로에 원칩화된 회로를 추가하여 통신 데이터의 코드 검사와 전기적인 시리얼 통신 회로의 고장 검출을 수행하는 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a railway data equipment serial data communication monitoring system, and more particularly, by adding a one-chip circuit to the serial data communication circuit between railway signal equipment to perform code inspection of communication data and failure detection of an electrical serial communication circuit. It relates to a circuit.
본 발명은 CPU에서 송신된 시리얼 데이터를 송수신하는 제 1시리얼 어댑터(21)와; 상기 제 1시리얼 어댑터(21)를 통하여 송수신되는 시리얼 데이터를 궤환시켜 주는 제 2시리얼 어댑터(22)와; 상기 제 1시리얼 어댑터(21) 및 제 2시리얼 어댑터(22)와 상기 CPU(40) 사이에 연결되어 송수신되는 시리얼 데이터의 오류를 검출하는 감시부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 신호 장비 시리얼 데이터 통신 감시 시스템을 제공한다.The present invention provides a communication system comprising: a first serial adapter 21 for transmitting and receiving serial data transmitted from a CPU; A second serial adapter 22 for feeding back serial data transmitted and received through the first serial adapter 21; Railway signal equipment, characterized in that it comprises a monitoring unit 30 for detecting the error of the serial data connected and transmitted between the first serial adapter 21 and the second serial adapter 22 and the CPU 40 Provide serial data communication monitoring system.
Description
본 발명은 철도 신호 장비 시리얼 데이터 통신 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도 신호 장비간의 시리얼 데이터 통신 회로에 원칩화된 회로를 추가하여 통신 데이터의 코드 검사와 전기적인 시리얼 통신 회로의 고장 검출을 수행하는 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a railway data equipment serial data communication monitoring system, and more particularly, by adding a one-chip circuit to the serial data communication circuit between railway signal equipment to perform code inspection of communication data and failure detection of an electrical serial communication circuit. It relates to a circuit.
종래의 시리얼 통신회로는 도 1과 같이 구성된다. 수신된 데이터를 시리얼 어댑터(11)를 사용하여 디지털 신호로 변환 후 CPU(13)와 인터페이스하기 위한 병렬 데이터로 변환하는 UART(12)를 거쳐 수신한다.The conventional serial communication circuit is configured as shown in FIG. The received data is converted into a digital signal using the serial adapter 11 and then received via the UART 12 which converts the data into parallel data for interfacing with the CPU 13.
반대로 데이터의 송신은 데이터 라인을 통한 병렬 데이터를 UART(12)를 거쳐 직렬 형태의 디지털 신호로 변환 후에 시리얼 어댑터(11)를 거쳐 전기적인232/422/485의 전기적인 신호로 변환된다.On the contrary, data transmission converts parallel data through a data line into a digital signal in serial form via the UART 12 and then into an electrical signal of electrical 232/422/485 via the serial adapter 11.
상기와 같은 종래의 시리얼 통신은 데이터가 전달되는 매체의 특성과 환경적인 요인에 따라 노이즈에 의한 데이터의 변형이 발생할 수 있다.In the conventional serial communication as described above, the data may be transformed due to noise depending on the characteristics of the medium through which the data is transmitted and environmental factors.
이러한 데이터의 변형을 감시하기 위하여 마이크로프로세서에서 수행되는 어플리케이션 소프트웨어에 CRC 체크 등의 기법을 사용하여 데이터의 오류를 검사하고 정정하는 여러 가지코드 기법을 사용하고 있다.In order to monitor such data modification, various code techniques are used to check and correct data errors by using CRC check in application software executed in a microprocessor.
그러나 이러한 기법은 소프트웨어에 종속적인 방법으로써 알고리즘의 오류에 의해 시스템 전체가 오동작을 할 수 있으며, 시리얼 데이터를 송수신하는 물리적인 디바이스인 시리얼 어댑터나 UART의 고장은 검지할 수 없다.However, this technique is a software-dependent method, and the entire system may be malfunctioned due to algorithm errors. The failure of a serial adapter or UART, a physical device that transmits and receives serial data, cannot be detected.
송신하는 데이터는 궤환을 받지 않고 통신을 하는 상대 시스템으로부터 응답함으로써 정상 동작을 판단하기 때문에 송신 데이터가 변질되었는지, 상대 시스템이 오동작을 하였는지를 확인할 수 없으며, 결함의 검출에 걸리는 시간도 길어져서 시스템 전체의 신뢰도를 떨어뜨리는 요인이 된다.Since the data to be transmitted is judged normal operation by responding from the counterpart system communicating without feedback, it is impossible to confirm whether the transmitted data has been altered or the counterpart system has malfunctioned. It is a factor that lowers the reliability.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 철도 신호 장비간의 데이터 통신에 대한 신뢰성을 보장하고, 송신된 데이터를 궤환받아 검사하여 소프트웨어에 의한 잘못된 데이터 송신을 실시간으로 검출하며, 수신된 전문의 내용을 테이블과 비교하고 암호화 또는 복호화에 필요한 코드 연산을 고속으로 수행하는 기능을 가지는 철도 신호 장비 시리얼 데이터 통신 감시 시스템을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to ensure the reliability of the data communication between the railway signal equipment, to detect the wrong data transmission by software by receiving the feedback of the transmitted data in real time, It is to provide a railway signal equipment serial data communication monitoring system having a function of comparing the contents of the received text with a table and performing a code operation necessary for encryption or decryption at a high speed.
도 1은 종래의 시리얼 데이터 통신 회로를 설명하기 위한 블록도.1 is a block diagram for explaining a conventional serial data communication circuit.
도 2는 본 발명에 따른 철도 신호 장비 시리얼 데이터 통신 감시 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도.2 is a block diagram for explaining the configuration of a railway signal equipment serial data communication monitoring system according to the present invention.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상대 시스템과 송수신되는 시리얼 데이터를 인터페이스 하는 제 1 및 제 2시리얼 어댑터(21, 22)와 CPU(40) 사이에 연결되어 송수신되는 시리얼 데이터의 오류를 감시하는 감시부(30)로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention, as shown in FIG. 2, is connected between the first and second serial adapters 21 and 22 and the CPU 40 for interfacing serial data to be transmitted and received with the counterpart system. It consists of a monitoring unit 30 for monitoring the error of the serial data to be.
상기 제 1 및 제 2시리얼 어댑터(21, 22)는 232/422/485에 해당하는 전기 신호를 디지털 시리얼 데이터 신호와 인터페이스 하는 회로로써 송수신 이중화되어 있다.The first and second serial adapters 21 and 22 are dual-transmitted / received as circuits for interfacing electrical signals corresponding to 232/422/485 with digital serial data signals.
상기 감시부(30)는 Rx 데이터 CMP/TDC(31), Rx/Tx 데이터 CMP/TDC(32), FDC(34), 코드 체커 데이터 테이블 CMP(35)로 구성된다.The monitoring unit 30 includes an Rx data CMP / TDC 31, an Rx / Tx data CMP / TDC 32, an FDC 34, and a code checker data table CMP 35.
상기 Rx 데이터 CMP/TDC(31)는 상기 제 1시리얼 어댑터(21)의 특성에 의한 미세 시간 차이를 조절하며, 이중화된 상기 제 1시리얼 어댑터(21)의 결함을 검출한다. 이러한 동작은 CMP/TDC(31)내부에 존재하는 비교회로에 의해 이중화된 시리얼 어댑터(21)출력신호를 평가하며, 소자의 물리적인 특성에 의한 결함발생을 제외시키기 위해 시간지연 검출회로(TDC : Time delay Detection Circuit)에 의해 데이터의 전송속도에서 허용하는 지연시간 범위를 초과하는 데이터 불일치를 고장으로 판단한다.The Rx data CMP / TDC 31 adjusts a fine time difference due to the characteristics of the first serial adapter 21 and detects a defect of the duplicated first serial adapter 21. This operation evaluates the output signal of the serial adapter 21 duplicated by the comparison circuit existing inside the CMP / TDC 31, and the time delay detection circuit (TDC) is used to exclude the occurrence of a defect due to the physical characteristics of the device. The time delay detection circuit determines that the data inconsistency exceeding the delay time range allowed by the data transmission rate is a failure.
상기 Rx/Tx 데이터 CMP/TDC(32)는 검사 로직에 의한 상기 제 2시리얼 어댑터(22)의 시리얼 데이터의 미세 시간 차이를 조절하며, 송신된 데이터와 궤환된 데이터를 비교하여 송신 데이터 실제출력 전압의 결함을 검출한다.The Rx / Tx data CMP / TDC 32 adjusts the fine time difference of the serial data of the second serial adapter 22 by the inspection logic, compares the transmitted data with the returned data, and outputs the actual output voltage. Defects are detected.
상기 UART(33)는 시리얼 데이터를 병렬 데이터로 변환 또는 그 반대 동작을 하는 회로로 이중화되어 있으며, 자기 검사 특성을 가진다.The UART 33 is duplexed with a circuit for converting serial data into parallel data or vice versa, and has a self-checking characteristic.
상기 FDC(34) 즉, Fault Detection Circuit는 상기 Rx 데이터 CMP/TDC(31) 및 Rx/Tx 데이터 CMP/TDC(32)에서 나온 모든 결함 발생 신호를 종합하는 역할을 수행한다.The FDC 34, that is, the fault detection circuit, aggregates all the defect occurrence signals from the Rx data CMP / TDC 31 and the Rx / Tx data CMP / TDC 32.
상기 코드 체커 데이터 테이블 CMP(35)는 상기 UART(33)에 의하여 병렬로 전환된 수신 데이터의 데이터 부분만을 발췌하여 입력된 데이터 양식과 비교하는 역할을 수행한다.The code checker data table CMP 35 extracts only the data portion of the received data converted in parallel by the UART 33 and compares it with the input data format.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 시리얼 데이터의 송신과 수신으로 나누어 설명한다.The operation of the present invention configured as described above will be divided into transmission and reception of serial data.
시리얼 데이터의 송신 과정은 다음과 같다.The transmission process of serial data is as follows.
CPU(40)에서는 일반 UART를 제어하는 방식으로 상기 UART(33)에 송신 데이터를 전송한다.The CPU 40 transmits the transmission data to the UART 33 in a manner of controlling the general UART.
상기 UART(33)는 미리 입력된 데이터 테이블에 송신하려는 데이터가 존재하는지를 검사한 후에 제 1시리얼 어댑터(21)를 사용하여 데이터를 송신한다.The UART 33 transmits the data using the first serial adapter 21 after checking whether there is data to be transmitted in the previously input data table.
이 때, 송신 출력이 이중화된 제 2시리얼 어댑터(22)의 수신 입력으로 연결되어 송신된 데이터가 상기 감시부(30)로 궤환된다.At this time, the transmission output is connected to the reception input of the redundant second serial adapter 22 and the transmitted data is fed back to the monitoring unit 30.
이 데이터는 다시 상기 UART(33)를 거쳐 병렬 데이터로 변환된 후에 내부 버퍼에 저장된 송신 데이터와 비교하는 과정을 거친다.This data is again converted to parallel data via the UART 33 and then compared with the transmission data stored in the internal buffer.
궤환된 데이터가 송신한 데이터와 서로 다른 경우에 상기 제 1시리얼어댑터(21)의 결함으로 간주하여 시스템이 고장 경보를 전송한다.If the returned data is different from the transmitted data, the system considers the defect of the first serial adapter 21 to transmit a failure alert.
일반적인 시리얼 데이터 통신에서는 1바이트 단위의 시리얼 데이터를 붙여서 약 128바이트 정도씩 전송을 한다.In general serial data communication, 128 bytes are transmitted by attaching serial data of 1 byte unit.
이러한 전문 양식을 하드웨어 구조로만 설계된 본 발명에 따른 철도 신호 장비 시리얼 데이터 통신 감시 시스템을 이용하여 각각의 바이트를 고속으로 감시한다.This specialized form monitors each byte at high speed using the railway signal equipment serial data communication monitoring system according to the present invention, which is designed only in a hardware structure.
한편, 시리얼 데이터의 수신 과정은 다음과 같다.On the other hand, the reception process of the serial data is as follows.
외부에서 들어 온 데이터는 이중화된 어댑터와 비교기를 거치는 동안 어댑터와 비교기의 결함을 검출한다.Data from the outside detects defects in the adapter and comparator while going through the redundant adapter and comparator.
이중화된 어댑터와 비교기에서 동일한 결과로 출력된 시리얼 데이터는 마찬가지로 이중화된 UART(33)를 거쳐 병렬 데이터로 변환되며, 변환된 결과 값도 비교되어 UART(33)의 결함을 검출한다.The serial data output as the same result from the duplicated adapter and the comparator is similarly converted into parallel data via the duplicated UART 33, and the converted result values are also compared to detect a defect of the UART 33.
시리얼 데이터의 수신은 물리적인 소자에 해당하는 어댑터의 아날로그적인 특성에 따라 약간의 시간차를 가진다. 따라서 본 회로에 사용된 비교기는 데이터의 시작을 동기화시키는 하강 신호 검출 회로(Falling Edge Detector)를 내장하고 있어서 시간차를 고려한 시리얼 데이터의 비교를 가능하게 한다.The reception of serial data has a slight time difference depending on the analog characteristics of the adapter corresponding to the physical device. Therefore, the comparator used in this circuit incorporates a falling edge detector that synchronizes the start of data, allowing comparison of serial data in consideration of time difference.
이렇게 비교되고 검증된 데이터는 미리 입력된 데이터 테이블에서 데이터가 존재하는 지를 비교하고, 검증이 완료된 데이터는 시스템 버스를 통하여 CPU(40)에 전달된다.The data thus compared and verified is compared with whether data exists in a previously input data table, and the verified data is transmitted to the CPU 40 through the system bus.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 시리얼 데이터 통신 제어 외에도 이더넷통신에도 응용이 가능하며, 철도 신호 장비 외에도 데이터의 포맷이 표준화되어 있는 다른 데이터 통신의 데이터 검증에도 적용할 수 있다.The present invention made as described above is applicable to Ethernet communication in addition to serial data communication control, and can be applied to data verification of other data communication in which data format is standardized in addition to railway signal equipment.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 하드웨어 논리 회로를 사용하여 시리얼 데이터 송수신 하드웨어의 결함 검출 시간을 최소화할 수 있고, 송신 데이터를 궤환받아 송신한 데이터와 궤환된 데이터를 병렬 데이터로 비교하므로 실제로 송신된 데이터를 검증할 수 있다.The present invention made as described above can minimize the defect detection time of the serial data transmission / receiving hardware by using a hardware logic circuit, and compare the transmitted data with the transmitted data and the returned data as parallel data so that the actually transmitted data is compared. Can be verified
그리고, 하드웨어를 사용하여 데이터의 오류 검출 및 정정을 하므로 시스템의 신뢰성을 향상시켜 주며, 원칩화된 모듈 설계로 기존의 시리얼 데이터 통신 회로에 용이하게 추가하여 구성할 수 있다.In addition, by using hardware to detect and correct data errors, the system reliability is improved, and the one-chip module design enables easy addition to existing serial data communication circuits.
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