一种车载计算系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于轨道交通运行控制的车载计算系统，属于轨道交通及工业控制技术领域。该系统包括第一处理器、第二处理器、FPGA可编程器件、ARM处理器；所述第一处理器和所述第二处理器分别与所述FPGA可编程器件连接；所述ARM处理器集成于所述FPGA可编程器件内部；还包括SSD内存硬盘和ISA总线；所述SSD内存硬盘和所述ISA总线分别与所述ARM处理器连接，所述ISA总线与所述ARM处理器连接。本发明专利技术解决了目前轨道交通列车运行控制系统搭建复杂、整体系统移植不方便，产品集成度低、小型化设计很难达到，并且在产品要求集成度高、小型化设计时就无法满足，而且带来设计成本、维修维护成本过高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种车载计算系统
本专利技术涉及轨道交通及工业控制
，尤其涉及一种用于轨道交通运行控制的车载计算系统。
技术介绍
近年来，轨道交通行业发展迅速，轨道交通中列车运行控制系统，是控制列车运行和保障铁路行车安全、提高运输效率的主要设备，其中车载计算机设备是列车控制系统的关键部分，主要负责监控列车的运行速度，列车每个设备启动状态、运行状态。处理运行过程中产生的计算工作，并根据应用程序实时保存运行数据和状态，实时的将数据和状态反映到地面监控站，地面监控站收到数据后进行分析，得到车辆运行状态，并调度车辆。所以车载计算机安全运行直接影响本次行车安全，如果出现微小的问题就会导致很严重的后果。目前国内外轨道交通列车运行控制系统产品中车载计算机主要为二乘二取二或三乘二取二，这样安全级别可以达到，但是整个系统过于庞大，大多需要二到三款板卡配合使用才能完成一样功能，这样设计硬件系统搭建复杂、整体系统移植不方便，产品集成度低、小型化设计很难达到，并且在产品要求集成度高、小型化设计时就无法满足，而且带来设计成本、维修维护成本过高的问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种车载计算系统，以解决目前轨道交通列车运行控制系统产品中车载计算机存在的上述部分或全部问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种车载计算系统，包括第一处理器、第二处理器、FPGA可编程器件、ARM处理器；所述ARM处理器置于所述FPGA可编程器件内，通过所述ARM处理器的IP核和所述FPGA可编程器件的IP核连接后集成；所述ARM处理器，用于向列车设备发起读取启动和运行状态数据的命令，并对读取到的所述启动和运行状态数据按照规定协议进行数据分析及提取，并将提取的数据进行字节转换；所述FPGA可编程器件，用于同步地将所述ARM处理器提取的数据分别输出给所述第一处理器和所述第二处理器；所述第一处理器和所述第二处理器，用于对接收到的所述启动和运行状态数据进行字节转换处理；所述FPGA可编程器件，还用于对所述第一处理器、所述第二处理器及所述ARM处理器的数据处理结果进行字节对比，并将对比结果反馈给所述ARM处理器。进一步地，还包括SSD内存硬盘和ISA总线；所述SSD内存硬盘和所述ISA总线分别与所述ARM处理器连接；所述SSD内存硬盘，用于将所述启动和运行状态的数据处理结果和/或对比结果以规定协议方式存储；所述ISA总线，用于将所述ARM处理器发起的命令输送给列车设备以及将列车设备反馈的所述启动和运行状态数据传输到所述ARM处理器，并将所述ARM处理器接收到的对比结果传送至列车设备。进一步地，所述SSD内存硬盘以规定协议方式存储包括：建立4个协议文件，其中，第1个协议文件用于存储所述第一处理器的数据处理结果；第2个协议文件用于存储所述第二处理器的数据处理结果；第3个协议文件用于存储所述ARM处理器的数据处理结果；第4个协议文件用于存储对比结果。进一步地，所述启动和运行状态数据包括列车总线上控制单元、数据采集单元和输出单元采集的启动和状态数据；所述ARM处理器调用的应用函数包括：启动控制单元函数，启动数据采集单元函数，启动输出单元函数，读取重联机车设备函数，设备运行状态函数及监控状态函数。进一步地，所述FPGA可编程器件产生同步处理信号分别通知所述第一处理器和所述第二处理器以及所述ARM处理器对所述启动和运行状态数据进行字节转换处理，转换完成后产生处理完成标志通知所述FPGA可编程器件。进一步地，所述FPGA可编程器件收到处理完成标志后，读取所述第一处理器和所述第二处理器以及所述ARM处理器的数据处理结果得到三组数据。进一步地，所述FPGA可编程器件将所述三组数据相应读取到所述FPGA可编程器件的3个不同缓存中，其中，所述FPGA可编程器件的3个不同缓存设置为24个字节空间，每个缓存的字节空间为8个字节。进一步地，所述FPGA可编程器件从所述3个不同缓存中选取第一处理器和第二处理器的数据处理结果进行字节对比，若数据一致则将数据存储到所述SSD内存硬盘，并产生正确标志位发送给所述ARM处理器，若数据不一致则将所选取的两组数据分别与所述ARM处理器的数据处理结果进行对比，若存在至少一组数据一致则将数据存储到所述SSD内存硬盘，并产生正确标志位发送给所述ARM处理器，若不存在则产生错误标志位发送给所述ARM处理器。进一步地，所述FPGA可编程器件进行字节对比按照规定协议逐个字节对比，对每一个字节数据产生一个同步时钟，直至数据对比完成。进一步地，若所述ARM处理器接收到正确标志位则通过所述ISA总线将数据或命令发送给列车设备；若所述ARM处理器接收到错误标志位则通过所述ISA总线传送数据错误命令通知列车设备重新发送数据或读取错误结果。本专利技术技术方案的有益效果：本专利技术使用FPGA进行数据对比及产生同步信号具有实时性高，受外界干扰小等特点，双CPU使用同样硬件配置、列车外围设备使用同样的设计，减少硬件设计难度，使用的软件应用程序可以同一套，减少软件工作量、维护成本和时间周期，具有软件移植方便以及整体移植方便灵活的特点，也即，在列车运行中产生的数据，经过3个处理器同步处理，再将处理结果数据比对，3颗处理器处理结果一致或者2颗处理器处理结果一致，车载计算机才将数据或命令发送到列车设备，这样有效的杜绝单颗CPU处理数据过程中所产生的偶发错误，避免带来列车运行偏差的严重后果。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例的一种车载计算系统的结构图；图2为本专利技术实施例的车载计算系统内部算法处理流程图；图3为本专利技术实施例的车载计算系统内字节对比电路图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。目前轨道交通行业每辆列车司机驾驶室内会有两个CCU单元(主备)，一辆车两个司机驾驶室，在正常情况下只有主CCU单元工作，两主CCU单元互相通信，实时接收对方工作状态代码，判断对方是否工作正常，如果判断对方状态反馈不正常，发送命令启动对方备CCU单元接管工作。目前国内外轨道交通列车运行控制系统产品中车载计算机主要为二乘二取二或三乘二取二，这样安全级别可以达到，但是整个系统过于庞大，大多需要二到三款板卡配合使用才能完成CCU单元功能，每个板卡之间互联采用多级连接器连接，在数据传输的速度到达1G的情况下，为了保证信号质量，对互联的连接器要求比较高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载计算系统，其特征在于，包括第一处理器、第二处理器、FPGA可编程器件、ARM处理器；/n所述ARM处理器置于所述FPGA可编程器件内，通过所述ARM处理器的IP核和所述FPGA可编程器件的IP核连接后集成；/n所述ARM处理器，用于向列车设备发起读取启动和运行状态数据的命令，并对读取到的所述启动和运行状态数据按照规定协议进行数据分析及提取，并将提取的数据进行字节转换；/n所述FPGA可编程器件，用于同步地将所述ARM处理器提取的数据分别输出给所述第一处理器和所述第二处理器；/n所述第一处理器和所述第二处理器，用于对接收到的所述启动和运行状态数据进行字节转换处理；/n所述FPGA可编程器件，还用于对所述第一处理器、所述第二处理器及所述ARM处理器的数据处理结果进行字节对比，并将对比结果反馈给所述ARM处理器。/n

【技术特征摘要】
1.一种车载计算系统，其特征在于，包括第一处理器、第二处理器、FPGA可编程器件、ARM处理器；
所述ARM处理器置于所述FPGA可编程器件内，通过所述ARM处理器的IP核和所述FPGA可编程器件的IP核连接后集成；
所述ARM处理器，用于向列车设备发起读取启动和运行状态数据的命令，并对读取到的所述启动和运行状态数据按照规定协议进行数据分析及提取，并将提取的数据进行字节转换；
所述FPGA可编程器件，用于同步地将所述ARM处理器提取的数据分别输出给所述第一处理器和所述第二处理器；
所述第一处理器和所述第二处理器，用于对接收到的所述启动和运行状态数据进行字节转换处理；
所述FPGA可编程器件，还用于对所述第一处理器、所述第二处理器及所述ARM处理器的数据处理结果进行字节对比，并将对比结果反馈给所述ARM处理器。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括SSD内存硬盘和ISA总线；所述SSD内存硬盘和所述ISA总线分别与所述ARM处理器连接；
所述SSD内存硬盘，用于将所述启动和运行状态的数据处理结果和/或对比结果以规定协议方式存储；
所述ISA总线，用于将所述ARM处理器发起的命令输送给列车设备以及将列车设备反馈的所述启动和运行状态数据传输到所述ARM处理器，并将所述ARM处理器接收到的对比结果传送至列车设备。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述SSD内存硬盘以规定协议方式存储包括：建立4个协议文件，其中，第1个协议文件用于存储所述第一处理器的数据处理结果；第2个协议文件用于存储所述第二处理器的数据处理结果；第3个协议文件用于存储所述ARM处理器的数据处理结果；第4个协议文件用于存储对比结果。


4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述启动和运行状态数据包括列车总线上控制单元、数据采集单元和输出单元采集的启动和状态数据；
所述ARM处理器调用的应用函数包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：亢振东，陈明，
申请(专利权)人：天津鹍骐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12