计算机联锁系统上位机专用机化中智能显卡的设计

论文摘要

计算机联锁系统是应用在铁路信号控制领域,用以保障行车安全和提高运输效率的控制系统。在中国铁路技术创新不断深化,迅速朝着高速化、重载化、大密度发展的今天,高速铁路、客运专线、大能力货运通道从无到有、不断增加的情况下,铁路运输对计算机联锁的安全性、可靠性提出了更高的要求,这就需要计算机联锁技术有一个突破性的发展以适应铁路运输发展的需要。本文阐述了计算机联锁系统上位机专用机化这一概念,将上位机拆分成不同功能的模块,每个模块作为网络上的一个节点进行通信,并且对每个模块都准备了两套设备,这样就使整个系统的可靠性大大提高,并且有效的防止了以前的上位机由于某个模块的故障而导致整机瘫痪的问题。嵌入式Linux系统以其自身的高可靠性、可裁减性和很好的移植性在无论是家电市场、商用市场及工业市场都取得了非常广泛的应用。本文采用了嵌入式Linux+arm9处理器的开发平台,对上位机专用机化的显示部分进行开发。论文所做的工作有:1.分析了现有计算机联锁系统的层次结构和各层的功能;阐述了计算机联锁系统上位机专用机化的设计方法。2.提出了智能显卡模块的实现目标及设计方法;选择合适的硬件开发平台;构建了相应的开发环境（包括x86平台和arm平台）。3.研究了系统各层的实现方法,包括数据处理模块、数据中心、通信模块和站场界面设计。4.分析了智能显卡在计算机联锁系统中的安全等级,并阐述了提高系统软件可靠性的方法。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 引言
• 1.1 计算机联锁系统概述
• 1.2 嵌入式系统和嵌入式Linux的发展概况和趋势
• 1.3 论文的主要内容
• 2 计算机联锁系统上位机专用机化的整体设计
• 2.1 现有计算机联锁系统的分析
• 2.1.1 系统的体系结构
• 2.1.2 系统的功能划分
• 2.2 上位机专用机化设计
• 2.2.1 专用机化的必要性分析
• 2.2.2 专用机化的构架
• 2.3 智能显卡模块的系统分析
• 2.3.1 智能显卡的实现目标
• 2.3.2 智能显卡的体系结构
• 3 智能显卡的硬件设计
• 3.1 系统的硬件设计方案
• 3.1.1 开发平台的选择
• 3.1.2 2D显示加速芯片sm501在本系统的应用
• 3.1.3 SM501显卡驱动移植分析
• 3.2 嵌入式Linux系统的移植
• 3.2.1 移植U-Boot
• 3.2.2 移植Linux内核和根文件系统
• 4 Qt的移植及其在系统软件设计中的应用
• 4.1 Qt概述
• 4.1.1 signal/slot技术分析
• 4.1.2 Qt/embedded在嵌入式Linux中的应用
• 4.2 搭建主机与开发板的Qt开发环境
• 4.2.1 安装与建立Qt桌面运行环境
• 4.2.2 Qt/E的交叉编译
• 5 智能显卡监测系统的软件实现
• 5.1 系统软件需求分析和功能设计
• 5.2 车站站场信息数据定义
• 5.3 站场信息显示界面的实现
• 5.3.1 图形界面所用到的Qt类库
• 5.3.2 文本处理模块的实现
• 5.3.3 站场界面显示
• 5.3.4 无闪烁双缓冲绘制模块的实现
• 5.3.5 与图形界面的多线程通信的实现
• 5.3.6 事件处理与自定义事件的实现
• 5.4 串口全双工通信的实现
• 5.4.1 串口通信类的封装
• 5.4.2 基于Qt库的多线程串口通信的实现
• 5.5 系统中文化的实现
• 6 基于MySQL的数据中心的实现
• 6.1 MySQL的特点
• 6.2 MySQL与其它模块的交互设计
• 6.3 调用C API操作MySQL
• 6.4 Linux下TCP客户端-服务器通信的实现
• 7 SIL及软件可靠性分析
• 7.1 安全完善度等级SIL分析
• 7.2 提高嵌入式软件系统可靠性的方法
• 8 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集