安全控制系统间高可靠通信研究

论文摘要

铁路系统的升级换代,客观上对控制系统提出了更高的要求。其中,这些控制系统间的可靠通信就是一个很有意义的课题。本文主要研究控制系统间通信的可靠性问题。本文将通信可靠性问题分为软件问题、硬件问题、管理问题及总线自身特点等四部分,并主要针对硬件问题及总线自身特点进行了深入研究。本文共分为五个部分：第一章介绍安全控制系统间通信系统现状及发展情况。第二章对提高安全控制系统间通信可靠性的措施,包括软件措施、硬件措施、总线的选择以及管理措施等进行了研究。第三章对目前较为常用的RS422及RS485进行了深入研究。在对多种处理器串行通信接口及多种串行驱动芯片进行研究后,通过选取故障安全驱动器,设计并实现了串行故障安全通信节点。经测试,此节点能在出现常见的故障时输出安全的信号,从而可以满足串行通信故障安全的要求。第四章对TI安全芯片进行了深入研究。在对安全芯片内部集成的双通道冗余安全总线进行研究后,设计并实现了FlexRay通信节点,并为FlexRay模块编写了底层接口函数。考虑它在实际运用过程中会出现的问题,还进行了测试方案的设计并提出进一步研究方案。第五章对研究过程进行总结并提出改进方向。总之,对于安全控制系统上的可靠性通信问题,需要从多方面入手。本文设计的串行故障安全通信节点及FlexRay通信节点可以较好的满足高可靠通信要求。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 安全控制系统间高可靠通信的研究现状
• 1.3 本文内容安排和主要工作
• 2 安全控制系统间的高可靠性通信分析
• 2.1 高可靠性通信硬件措施
• 2.2 高可靠性通信软件措施
• 2.3 高可靠性通信中总线特性研究
• 2.4 高可靠性通信管理措施
• 3 通信接口驱动研究及故障安全节点设计与实现
• 3.1 故障安全驱动
• 3.2 电路设计
• 3.2.1 CPU模块
• 3.2.2 电源模块
• 3.2.3 JTAG模块
• 3.2.4 看门狗模块
• 3.2.5 指示模块
• 3.2.6 串行通信模块
• 3.2.7 其他模块
• 3.3 电路板制作
• 3.4 系统测试及结果分析
• 3.4.1 通信功能测试
• 3.4.2 通信故障安全测试
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 电路常见问题及应对措施
• 3.6 提高节点可靠性的软件措施
• 4 新型安全处理器及安全总线研究
• 4.1 安全处理器
• 4.2 FlexRay总线
• 4.3 TMS570中FlexRay控制器研究
• 4.4 基于TMS570的FlexRay通信节点设计与实现
• 4.4.1 电路设计
• 4.4.2 接口程序编写
• 4.4.3 测试方案设计
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集