列控安全计算机通信控制器的设计与实现

作     者：郭虹利 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马连川

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：列控 安全计算机 通信控制器 总线 

摘      要：随着轨道交通事业的蓬勃发展,采用功能“叠加式设计原则构建的传统列车运行控制系统已无法满足新形势下的需求。下一代列车运行控制系统,旨在保障列车高速、高效、安全运行的前提下,实现节能环保、降低成本、提高可靠性和兼容性等技术目标。安全计算机作为列车运行控制系统中的核心硬件设备,是下一代列车运行控制系统的研究重点之一,而通信控制器作为安全计算机中承担外部通信接口及内部数据转发等功能的重要模块,其设计与实现将对构建下一代列车运行控制系统安全计算机平台有重要意义。因此,本文旨在提出一种面向下一代列车运行控制系统的安全计算机平台结构,对安全计算机平台中通信控制器模块进行设计与实现。 本文在参考了国内外研究成果的基础上,首先对当前已取得共识的下一代列控系统初步构想进行了分析,针对其安全计算机平台的应用做了探索性部署,进而提出了下一代列控系统安全计算机的功能需求,基于该需求提出了设计思路与实现原则,完成了整个安全计算机平台的结构设计。在此基础上,对通信控制器进行具体实现。 在硬件实现方面,采用COTS的设计理念和差异性设计原则,选择基于X86架构的PC104计算机模块和基于PowerPC架构的PMC计算机模块作为通信控制器的主控硬件平台,设备间通信依靠自行设计的专用高速通信总线和专用IO总线得以实现,总线控制器基于FGPA和Verilog语言编程实现,完成了两块通信板的PCB绘制。 在软件实现方面,采用Vxworks嵌入式实时操作系统作为主控硬件平台的系统软件,完成了BSP的修改及操作系统的移植,并在操作系统之上完成了网络通信及总线通信的应用层程序。 最后,针对所实现的通信控制器,进行了功能上的测试。测试结果证明,本文所设计与实现的通信控制器完成了相关功能,达到了最初的设计目的。