【摘要】：安全計算機(jī)平臺作為安全苛求系統(tǒng)的重要部分,CBTC系統(tǒng)中區(qū)域控制器ZC和數(shù)據(jù)存儲單元DSU的應(yīng)用軟件都加載在安全計算機(jī)平臺上。ZC區(qū)域內(nèi)的所有列車的車載控制器將列車的位置和速度信息發(fā)往安全計算機(jī)平臺上的ZC應(yīng)用程序。 常規(guī)通信所使用的硬件和軟件看作黑色通道,信息在黑色通道中傳輸時可能導(dǎo)致錯誤或者故障的主要原因有隨機(jī)錯誤、硬件故障和因軟硬件問題而導(dǎo)致的系統(tǒng)失效,這些都會導(dǎo)致通信的安全風(fēng)險,而且一個錯誤或者故障往往導(dǎo)致多個安全風(fēng)險。安全計算機(jī)上承載的各種重要信息,要求系統(tǒng)不但要擁有高效、準(zhǔn)確的運(yùn)行能力,還需很高的通信安全性和可靠性。為了確保安全計算機(jī)平臺數(shù)據(jù)安全,通信總線是關(guān)鍵因素。只有在通信總線可靠的基礎(chǔ)上,研究技術(shù)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)才有意義。 論文以航空總線ARINC 659航空背板通信總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),分析了安全苛求系統(tǒng)的故障安全通信需求。通過對比各種通信總線的優(yōu)缺點(diǎn),選取了ARINC659航空背板通信總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)作為本文設(shè)計的基礎(chǔ)。在分析通信總線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于ARINC 659的通信總線協(xié)議方案。 論文設(shè)計的通信總線是以高可靠性、時間確定性為重點(diǎn)。論文詳細(xì)介紹了保證高容錯性、和時間確定性調(diào)度策略的具體功能實(shí)現(xiàn)方法。以容錯結(jié)構(gòu)和雙總線交叉檢測方式來保證通信總線的高可靠性；以TDPA(表驅(qū)動比例訪問機(jī)制)來保證了通信的時間確定性。 通信IP核基于可編程邏輯設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。使用可編程邏輯不僅可以縮減電路的體積,提高電路的穩(wěn)定性,而且先進(jìn)的開發(fā)工具使整個系統(tǒng)的設(shè)計調(diào)試周期大大縮短。在實(shí)現(xiàn)過程中,將通信IP核劃分為不同的功能子模塊,對每個子模塊進(jìn)行設(shè)計與實(shí)現(xiàn),并且對仿真結(jié)果進(jìn)行分析,保證其設(shè)計基本正確。 仿真驗(yàn)證只能保證通信IP核的仿真結(jié)果正確,為了避免存在潛在的設(shè)計錯誤,論文利用基于斷言的方法(Property Specification Language, PSL)對通信IP核進(jìn)行形式化驗(yàn)證,對其內(nèi)部設(shè)計的正確性和完整性進(jìn)行檢驗(yàn)。如果斷言失敗,發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤時,對檢驗(yàn)出的設(shè)計錯誤進(jìn)行分析、修改。再進(jìn)行新的驗(yàn)證,直到形式化驗(yàn)證證明其設(shè)計沒有潛在的設(shè)計缺陷為止。 論文結(jié)果表明,對于基于可編程邏輯設(shè)計的通信總線,利用斷言對設(shè)計進(jìn)行形式化驗(yàn)證,可以檢驗(yàn)出仿真無法檢驗(yàn)出的錯誤,保證其設(shè)計的完整性和正確性,從而得到一個無設(shè)計缺陷、可靠的通信總線。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP336
【圖文】：

，， ，子系統(tǒng)統(tǒng) 統(tǒng) III單 單 單單獨(dú)設(shè)備 備 備 備圖1一 1CENELEC鐵路標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系圖 F191一 1RelationshiPofCENELECRailwayStandard歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CENELEC)核準(zhǔn)的 EN50159標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)IEC61508標(biāo)準(zhǔn)專門針對鐵路信號系統(tǒng)中安全相關(guān)通信而設(shè)立的，此標(biāo)準(zhǔn)為構(gòu)建安全相關(guān)通信系統(tǒng)‘3，提出了功能和技術(shù)方面的基本要求和設(shè)計指導(dǎo)。EN50159分為兩個部分:EN50159一1主要定義的是封閉傳輸系統(tǒng)的安全相關(guān)通信;EN50159一2則定義了開放傳輸系統(tǒng)的安全相關(guān)通信。目前 EN50159標(biāo)準(zhǔn)被采納為IEC62280標(biāo)準(zhǔn)。封閉式傳輸系統(tǒng)指可連接設(shè)備的最大數(shù)量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是已知的，傳輸系統(tǒng)的物理特征是固定的傳輸系統(tǒng)，而開放式傳輸系統(tǒng)是指特性未知或部分未知的系統(tǒng)組成的傳輸系統(tǒng)。

111llHeadersegmentPayloadSegmentTrailerSeoment FlexRayFram.5+《0… 254)+3bytes圖1一 3Fle水a(chǎn)y的幀結(jié)構(gòu) F19.1一 3FrarnestruetureofFlexrayFLEXray的幀結(jié)構(gòu)，如圖1一3所示，靜動態(tài)混合的實(shí)現(xiàn)方式比較復(fù)雜，同時FLE淪ay主要解決的是大量的組件間的通信問題，對于鐵路安全計算機(jī)平臺來講，組件數(shù)量較少，采用如此復(fù)雜的總線協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對于實(shí)現(xiàn)成本來講，是不經(jīng)濟(jì)的，但是FLE淪ay的時間觸發(fā)結(jié)構(gòu)的解決方案還是有很高的借鑒意義。 1.2.3TTP/C目前實(shí)時嵌入式系統(tǒng)中普遍使用的串行通信協(xié)議都是基于事件觸發(fā)的。大量研究表明:對高可靠性系統(tǒng)而言，時間觸發(fā)的解決方案具有更大優(yōu)勢。時間觸發(fā)系統(tǒng)和事件觸發(fā)系統(tǒng)的工作原理不同。前者的控制信號來源于時間進(jìn)程;后者的控制信號來源于事件的發(fā)生(如一次中斷)。時間觸發(fā)系統(tǒng)中使用的狀態(tài)信息來自規(guī)定時間內(nèi)的某個條件，如傳?

靠全局時間基準(zhǔn)可以簡單的進(jìn)行時鐘的同步比較�？诳诳诳诳诳诳诳诳诳诳诳诳� 口口口口口 口口口口口 口口口口口 口口口口口 口口 口口 口口 口圖1一 4TDMA總線訪問方式 F19.1一 4BusAeeessMethodofTDMA從圖1一4中可以看出，總線上的每個通信控制器按照其先后順序?qū)⒎峙涞较鄳?yīng)的時間片，用于往總線上發(fā)送信息，每個控制器的報文傳輸活動將在此時間片內(nèi)完成l’5，。在每個周期完成一次整個網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)，在無限的時間軸上如此反復(fù)地重復(fù)著周期性的總線的通信任務(wù)。從以上的介紹可以對時間觸發(fā)協(xié)議的特點(diǎn)總結(jié)如下〔，61:了在時間觸發(fā)結(jié)構(gòu)中，時間的推進(jìn)來觸發(fā)系統(tǒng)控制信號的產(chǎn)生，系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)按照預(yù)先得規(guī)定的何時何節(jié)點(diǎn)在特定時刻將會產(chǎn)生何種活動。因而系統(tǒng)的行為是確定的、可預(yù)測的。了在時間觸發(fā)系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的各節(jié)點(diǎn)分時復(fù)用帶寬，最壞情況下系統(tǒng)的通信量決定了總線帶寬，在設(shè)計時就己確定各節(jié)點(diǎn)對總線的占用，因而不會產(chǎn)生帶寬爭用現(xiàn)象。了時間觸發(fā)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的事件都是預(yù)先安排好的

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10 羅輯;基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)用臺式凍干機(jī)控制檢測研究[D];東北大學(xué);2008年

本文編號：2785062