本文介紹了北京西南交大盛陽科技有限公司區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)的安全平臺設(shè)計和研究。通過對鐵路地面設(shè)備區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行深入研究,主控模塊采用二取二的理念,對驅(qū)動、采集和運算的結(jié)果進行比對,保證了系統(tǒng)運行的安全性。鐵路信號系統(tǒng)安全平臺在普速鐵路上運用已經(jīng)十分廣泛,大部分都是采用雙通道、二取二的架構(gòu)進行設(shè)計,但對于任一通道來說,CPU（Central Processing Unit,中央處理器）既要通過并行總線對外輸出驅(qū)動信號、采集輸入狀態(tài),還要與另一通道的CPU進行運算結(jié)果的對比和校驗,CPU的壓力可想而知。在實際運用過程中,容易造成CPU功耗過大,從而使板卡溫度上升,導(dǎo)致CPU出現(xiàn)運行周期異常、通信數(shù)據(jù)丟包等現(xiàn)象。本文結(jié)合了上述的問題,對主控模塊進行重新規(guī)劃和設(shè)計,對于每一通道都采用STM32（STMicroelectronics,意法半導(dǎo)體）與FPGA（Field-Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列）的架構(gòu),即每通道有雙CPU進行協(xié)同工作。STM32負責與另一通道的CPU進行數(shù)據(jù)結(jié)果的對比和校驗,同時通過并行總線對FPGA下達“任務(wù)”,FPGA通過“命令”與... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

STM32控制FPGA片選信號部分

FPGA與STM32片選連接部分本設(shè)計采用FSMC總線模式1下模式A驅(qū)動時序，該模式能夠使STM32F407操作

ModelSim 仿真是 FPGA 設(shè)計中很重要的一部分，它可以用來測試所設(shè)計的 FPGA各個獨立模塊的功能，ModelSim 仿真需要書寫 Testbench 文件，簡單地說就是信號發(fā)生器，即檢驗?zāi)K設(shè)計的輸出是否會依據(jù)輸入的變化而按照設(shè)計來進行變化，如果可以的話，則模塊的設(shè)計基本上問題不大，可用于實際上電調(diào)試。若測試結(jié)構(gòu)為模塊輸出未按照輸入進行變化或者與設(shè)計不符，則應(yīng)該修改模塊代碼，直至測試通過，相比較于直接上電調(diào)試，既不需要實際硬件，也能夠在修改后快速進行更改調(diào)試，能夠非常容易地根據(jù)波形圖看出問題所在，由于修改模塊進行編譯布局布線的時間非常長，從這個方面來說大大加快了開發(fā)進程。以下是幾個主要的模塊，看門狗模塊、DI 采集模塊、DO 驅(qū)動模塊和 UART 發(fā)送模塊的 ModelSim 仿真圖。6.1.1 看門狗模塊仿真當 STM32F407 經(jīng)過地址譯碼選中看門狗模塊片選時，cpu_wd_cs 被選中拉低，wr_data_i 將數(shù)據(jù)直傳到 wr_data_o，rd_data_i 將數(shù)據(jù)直傳到 rd_data_o，只要控制 wr_data_和 rd_data_i 的時序，則可以將看門狗驅(qū)動起來，從而使系統(tǒng)對外通信供電能夠正常工作�？撮T狗模塊 ModelSim 仿真圖如圖 6-1 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于STM32+FPGA的航空繼電器時間參數(shù)測試系統(tǒng)[J]. 王勇,郝曉紅.  儀表技術(shù)與傳感器. 2016(08)
[2]淺談我國鐵路信號系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J]. 張慶梓.  電子測試. 2016(10)
[3]基于TMS320F2812的通用式機車信號主機[J]. 茍彪.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(13)
[4]淺談不同結(jié)構(gòu)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性[J]. 趙志強.  科技展望. 2016(12)
[5]我國鐵路信號系統(tǒng)存在的問題及對策[J]. 劉霄.  四川建筑. 2016(01)
[6]STM32基于FSMC的SRAM擴展技術(shù)[J]. 趙星.  工業(yè)控制計算機. 2015(06)
[7]高速鐵路計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)切換原則的研究[J]. 徐德龍,逄增文,郝韜.  中國鐵路. 2014(08)
[8]基于STM32+FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 曹彬乾,程遠增,楊青.  計算機工程與設(shè)計. 2014(04)
[9]基于W5300和FPGA的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 白佳俊,孟祥勇,張德平,馮起,袁乃昌.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2013(04)
[10]中國高速鐵路信號系統(tǒng)分析與思考[J]. 郭進,張亞東.  北京交通大學學報. 2012(05)

碩士論文
[1]鐵路信號安全通信協(xié)議RSSP-Ⅱ研究及核心算法的FPGA實現(xiàn)[D]. 張啟鶴.西南交通大學 2018
[2]基于FPGA的高精度編碼器信號采集與處理系統(tǒng)的研究[D]. 黃雍閌.合肥工業(yè)大學 2018
[3]計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)安全風險分析研究[D]. 馬艷霞.蘭州交通大學 2017
[4]基于STM32和FPGA的多通道步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 楊永清.西南交通大學 2017
[5]RSSP-2協(xié)議安全性建模及鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全性分析[D]. 和晟姣.北京交通大學 2016
[6]二乘二取二安全計算機內(nèi)部安全通信機制的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 馬婷.西南交通大學 2016
[7]基于STM32+FPGA四自由度機器人運動控制系統(tǒng)的研究[D]. 林填達.華南理工大學 2016
[8]基于32位處理器的二乘二取二安全系統(tǒng)設(shè)計[D]. 吳雪花.武漢郵電科學研究院 2015
[9]改進的鐵路信號安全計算機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 胡華.北京交通大學 2014
[10]基于STM32的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計[D]. 祝慶峰.哈爾濱理工大學 2014



本文編號：2970969