高可靠性、高安全性智能以太网通信板制造技术

本发明专利技术公开了一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，包括：主、从CPU：主、从CPU之间通过千兆以太网或者双口RAM进行点对点通信，且主、从CPU均与用于设定主/从关系的CPLD相连；每一CPU均外接DDR2内存；每一CPU均外接两片FLASH存储器，其中一片存放Bootloader，另一片存放操作系统和应用程序；主CPU还通过I2C总线外接RTC；主、从CPU均将自带的PCI总线接到CPCI连接器上，通过CPCI连接器与主控制板进行通信；主、从CPU均通过PCI‑E总线扩展出N个千兆以太网口，接到以太网通信板的后插卡上。该以太网通信板可以在保证高吞吐率和传输数据正确性的前提下，具有二取二功能且工作状态受主控板控制，从而提高了安全性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板。
技术介绍
随着我国铁路建设事业的飞速发展，铁路信号技术也在不断的向前迈进，具体表现为网络化、智能化。铁路信号系统是采用技术手段实现信号、道岔以及进路之间的制约关系和操作顺序的控制系统，其作用是保证列车运行安全，提高运输效率，及时和准确地提供列车运行信息。目前铁路信号系统已被广泛应用到诸如西部地区、青藏高原等环境恶劣的地方，这些地方对铁路信号系统的可靠性、安全性提出了更高的要求。目前国内外的铁路信号系统大多采用主控制板+通信板的方法来实现。在系统中，通信板实现数据的接收/发送功能，控制功能置于主控制板。这样一来，主控制板负担过重，一旦主控制板发生故障，系统的安全性、可靠性将得不到保证，甚至可能使系统处于瘫痪的危险。如果能将一些信息处理和控制功能置于通信板，就会大大减轻主控制板的负担，降低风险，使整个系统的安全性、可靠性得到有效保证。另一方，由于恶劣的环境可能会影响到信号系统之间的通信，对通信板的可靠性提出了更高要求。然而，现有的通信板都存在安全性低、可靠性差的缺陷，无法满足现今铁路信号系统的要求。目前，铁路信号系统中采用的以太网通信板的技术特点：采用单套AT96总线；单板单CPU，采用32位RISC架构的定点处理器；片上集成了16K Byte的SRAM及128K Byte ROM；外扩两片8M×16位SDRAM；4M×16位FLASH，存储固化程序；8K×8位双口RAM，用于交换数据；看门狗和电源监测电路；异步串行通讯：一路DBGU串口供下载程序和调试用，9芯D型插座；以太网接口：一路CPU自带10/100M自适应以太网口，四路外扩10/100M自适应以太网口；JTAG仿真接口；用户接口：96芯针孔连接器用于后插卡；工作温度：-20～+55℃；电源功耗：1A@+5V。通过上面的技术特点可以看出，传统的以太网通信板存在以下缺陷：1)单板单CPU，无法满足铁路信号系统对数据处理二取二的安全性要求；2)CPU数据处理能力不足，无法分担主控制板的工作；3)如果通信板的CPU出现故障，会引起通信数据错误，可能导致整个铁路信号系统无法正常工作或导致危险侧输出；4)如果通信板故障，主控制板无法控制其输出，无法保证铁路信号系统的安全性。5)随着铁路信号系统外接设备不断增多，以太网口数量不足。6)以太网通信板与主控制板之间的通信带宽不能满足未来铁路信号系统的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，可以在保证高吞吐率和传输数据正确性的前提下，具有二取二功能且工作状态受主控制板控制，从而提高了安全性与可靠性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，包括：主、从CPU：主、从CPU之间通过千兆以太网或者双口RAM进行点对点通信，且主、从CPU均与用于设定主/从关系的CPLD相连；每一CPU均外接DDR2内存；每一CPU均外接两片FLASH存储器，其中一片存放Bootloader，另一片存放操作系统和应用程序；主CPU还通过I2C总线外接RTC；主、从CPU均将自带的PCI总线接到CPCI连接器上，通过CPCI连接器与主控制板进行通信；主、从CPU均通过PCI-E总线扩展出N个千兆以太网口，接到以太网通信板的后插卡上。所述主、从CPU自带的千兆以太网口接到以太网通信板的前面板上，用于调试和下载程序。所述主、从CPU均采用高性能PQII pro处理器，主频400MHz。所述主、从CPU的8位GPIO管脚通过CPCI连接器接到后插卡对应的跳线上，用于设定本板的IP。所述主、从CPU自带的串口接到以太网通信板的前面板上，用于调试。所述以太网通信板采用+5V供电。所述以太网通信板的PCI总线为agent模式，32位/33MHz。所述以太网通信板上还设有看门狗和电源监测电路。所述以太网通信板为6U双CPCI总线板卡，其前插卡高度为6U，长度为220mm；后插卡高度为6U，长度为81毫米。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，该以太网通信板能够满足铁路信号系统二取二安全性的要求；并且，提高了以太网通信板自身的数据处理能力和I/O吞吐率，分担了主控制板的工作；同时，主控制板可以控制以太网通信板的工作状态，当以太网通信板出现故障时，主控制板可以强制其不工作，不对外输出。此外，以太网通信板上任意一个CPU出现故障时，板上另一颗正常的CPU可以发现并强制其不对外输出。另外，还大大增加了以太网口的数量，以支持多个外接设备。可以通过CPCI总线扩展多块以太网通信板，充分保证系统的可扩充性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板结构示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板结构示意图。如图1所示，其主要包括：主、从CPU：主、从CPU之间通过千兆以太网或者双口RAM(容量为8KB)进行点对点通信，且主、从CPU均与用于设定主/从关系的CPLD相连；每一CPU均外接DDR2内存(图中的内存_3/4)，容量为128MB；每一CPU均外接
两片FLASH存储器(图中的FLASH_3/4均表示两片FLASH存储器)，其中一片存放Bootloader，容量为512KB；另一片存放操作系统和应用程序，容量为16MB；主CPU还通过I2C总线外接RTC(即RTC_3)；主、从CPU均将自带的PCI总线(即PCI 1/2，32位，33MHz)接到CPCI连接器上，通过CPCI连接器与主控制板进行通信；主、从CPU均通过PCI-E总线(即PCIE 1/2)扩展出N个(例如，4个)千兆以太网口，接到以太网通信板的后插卡上，为10/100/1000兆自适应网口，则后插卡上有2N个(例如，8个)以太网口。本专利技术实施例中，主、从CPU自带的千兆以太网口(即网口_3/4)接到以太网通信板的前面板上，用于调试和下载程序。本专利技术实施例中，主、从CPU均采用高性能PQII pro处理器，主频400MHz，数据处理能力很强。本专利技术实施例中，主、从CPU的8位GPIO管脚(即GPIO_3/4)通过CPCI连接器接到后插卡对应的跳线(即8位跳线_3/4)上，用于设定本板的IP。本专利技术实施例中，主、从CPU自带的串口(即串口_3/4)接到以太网通信板的前面板上，用于调试。本专利技术实施例中，所述以太网通信板采用+5V供电。本专利技术实施例中，所述以太网通信板的PCI总线为agent模式，32位/33MHz，如果不插入主控制板，以太网通信板不工作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，其特征在于，包括：主、从CPU：主、从CPU之间通过千兆以太网或者双口RAM进行点对点通信，且主、从CPU均与用于设定主/从关系的CPLD相连；每一CPU均外接DDR2内存；每一CPU均外接两片FLASH存储器，其中一片存放Bootloader，另一片存放操作系统和应用程序；主CPU还通过I2C总线外接RTC；主、从CPU均将自带的PCI总线接到CPCI连接器上，通过CPCI连接器与主控制板进行通信；主、从CPU均通过PCI‑E总线扩展出N个千兆以太网口，接到以太网通信板的后插卡上。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，其特征在于，包括：主、从CPU：主、从CPU之间通过千兆以太网或者双口RAM进行点对点通信，且主、从CPU均与用于设定主/从关系的CPLD相连；每一CPU均外接DDR2内存；每一CPU均外接两片FLASH存储器，其中一片存放Bootloader，另一片存放操作系统和应用程序；主CPU还通过I2C总线外接RTC；主、从CPU均将自带的PCI总线接到CPCI连接器上，通过CPCI连接器与主控制板进行通信；主、从CPU均通过PCI-E总线扩展出N个千兆以太网口，接到以太网通信板的后插卡上。2.根据权利要求1所述的一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，其特征在于，所述主、从CPU自带的千兆以太网口接到以太网通信板的前面板上，用于调试和下载程序。3.根据权利要求1所述的一种高可靠性、高安全性智能以太网通信板，其特征在于，所述主、从CPU均采用高性能PQII pro处理器，主频400MHz。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于健洁，唐凯林，刘剑，姜庆阳，杨霓霏，鲁剑锋，赵旭东，逄增文，王俊高，
申请(专利权)人：中国铁路总公司，中国铁道科学研究院，中国铁道科学研究院通信信号研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11