[发明专利]一种硬件同步通信系统及其同步通信方法

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通安全控制领域，具体涉及一种应用于轨道交通安全计算机平台的硬件同步通信系统及其方法。

背景技术

当前轨道交通发展日益迅速，其控制系统的安全可靠直接关系车辆安全运行和乘客人身安全。安全可靠的通信机制是轨道交通安全控制的关键，通常采用冗余和多样性来提高系统可靠性。

如图１所示，轨道交通安全计算机平台系统采用三模冗余结构，三个具有各自独立FPGA及ARM的微处理单元MCU1、MCU2、MCU3同时执行相同的操作。一方面，MCU1、MCU2和MCU3三个单元对轨旁发送过来的命令做三取二表决，表决结果通过CAN总线送入车载外围接口单元PPU,用于驱动外围的牵引执行机构；另一方面，从车载外围接口单元PPU采集的传感器信息通过CAN总线分别传送到MCU1、MCU2和MCU3，再通过10M/100M以太网把传感器信息发送到通道选择板，在通道选择板里做三取二表决，得到的结果通过CAN总线发送到车载通信单元OBRU及驾驶室显示单元CDU，车载通信单元OBRU用于通过无线传输与轨旁运控系统通信，驾驶室显示单元CDU用于信息的显示。

在上述轨道交通安全计算机平台系统中，系统的三个微处理单元MCU1、MCU2和MCU3的FPGA内部通过硬件逻辑产生送往ARM的脉冲信号，三个微处理单元在同步脉冲信号触发下开始一个周期的工作。因此，一方面必须通过逻辑保证送往三个微处理单元中ARM的脉冲信号的同步；另一方面，必须保证在其中任何一个微处理单元发生故障时不影响另外两个微处理单元中送往ARM的脉冲信号的同步。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于上述轨道交通安全计算机平台系统的硬件同步通信系统及其同步通信方法，该硬件同步通信系统及其同步方法既能通过逻辑保证送往三个微处理单元中ARM的脉冲信号的同步，又能保证在其中任何一个微处理单元发生故障时不影响另外两个微处理单元中送往ARM的脉冲信号的同步。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种硬件同步通信系统，包括三个具有各自独立的FPGA及ARM的微处理单元MCU1、MCU2、MCU3，其特征在于：所述MCU1、MCU2和MCU3的电源各自独立，所述MCU1、MCU2和MCU3连接同一条RS485背板总线。 

如上所述硬件同步通信系统的同步通信方法，其特征在于：

所述MCU1中的FPGA通过计数器产生脉冲信号，送往自身的ARM，同时通过所述RS485背板总线发送到所述MCU2和MCU3中，所述MCU2和MCU3接收到所述MCU1发送过来的脉冲信号后，送往各自的ARM；

当所述MCU2在规定时间M内未接收到脉冲信号，则所述MCU2中的FPGA通过计数器产生脉冲信号，送往自身的ARM，同时通过所述RS485背板总线发送到所述MCU3，所述MCU3接收到所述MCU2发送过来的脉冲信号后，送往所述MCU3的ARM；

当所述MCU3在规定时间N内未接收到脉冲信号，则报系统故障。

以上所述的规定时间N>M。

本发明的积极效果是：通过在方法逻辑上对三个微处理单元MCU1、MCU2和MCU3设定优先级（即优先级大小为MCU1>MCU2>MCU3），同时通过RS485背板总线，既确保了各微处理单元中ARM脉冲信号的同步，又保证了任一微处理单元发生故障时不影响另外两个微处理单元中送往ARM的脉冲信号的同步，满足了三取二表决的要求。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

图1是轨道交通安全平台体系及本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，MCU1、MCU2和MCU3分别通过CAN总线与PPU实现点对点连接，通过以太网与通道选择板实现点对点连接。 

一种硬件同步通信系统，包括三个具有各自独立的FPGA及ARM的微处理单元MCU1、MCU2、MCU3，其特征在于：所述MCU1、MCU2和MCU3的电源各自独立，所述MCU1、MCU2和MCU3连接同一条 RS485背板总线。

如上所述的硬件同步通信系统的同步通信方法，其特征在于：

所述MCU1中的FPGA通过计数器产生脉冲信号，送往自身的ARM，同时通过所述RS485背板总线发送到所述MCU2和MCU3中，所述MCU2和MCU3接收到所述MCU1发送过来的脉冲信号后，送往各自的ARM；