久久人人爽爽爽人久久久-免费高清a级毛片在线播放-国产高清自产拍av在线-中文字幕亚洲综合小综合-无码中文字幕色专区

學術咨詢

讓論文發表更省時、省事、省心

適用于CTCS-3級安全計算機平臺的SBP安全總線設計

時間:2022年03月28日 分類:電子論文 次數:

摘要 :為解決 CTCS-3 級的安全計算機平臺內部通信總線不安全的問題,設計一種能夠滿足 EN50159 中有關安全網絡需求的總線。該總線具備硬件二乘二取二,能夠將應用層數據分組打包,且對應用層數據添加 C R C 編碼和校驗,并且能檢測點對點鏈路連接狀態的主 - 從之間全

  摘要 :為解決 CTCS-3 級的安全計算機平臺內部通信總線不安全的問題,設計一種能夠滿足 EN50159 中有關安全網絡需求的總線。該總線具備硬件二乘二取二,能夠將應用層數據分組打包,且對應用層數據添加 C R C 編碼和校驗,并且能檢測點對點鏈路連接狀態的主 - 從之間全雙工的數據通信等多項通信功能和安全保障功能。能夠解決車載平臺內部安全通信的問題,對安全計算機車載平臺的研究具有重要意義。

  關鍵詞 :安全總線 ;安全平臺 ;時序狀態機 ;SBP

信息安全意識

  1 概述

  CTCS-3 級列車控制系統是一個故障 - 安全的高安全等級系統,車載系統通過無線 GSM-R 網絡,獲取行車許可等信息,按照地面控制系統的指令進行車輛運行控制。以國內武廣高度鐵路線的 ATP 車載為例,ATP車載設備由以下單元 / 模塊組成。1)安全計算機(VC);2)軌道電路信息接收單元(TCR);3)應 答 器 信 息 接 收 模 塊(B T M) 及 應 答 器天線 ;4)無線通信模塊(RTU);5)人機界面(DMI);6)列車接口單元(TIU);7)測速測距傳感器。其中,安全計算機(VC),作為核心處理設備,承擔了 ATP 車載設備的核心處理邏輯,是 ATP 車載設備最重要的部件。VC 主要包含如下幾個部分。

  1)主控邏輯單元 ;2)測速測距單元 ;3)安全輸入輸出單元 ;4)通信接口單元 ;5)安全通信單元。

  SBP 安全總線完成安全計算機平臺中的板間安全通信功能,完成主控板之間、主控板和功能板之間的數據交互,向上層提供經過校驗和可靠性驗證的數據鏈路。SBP 安全總線采用點對點的主 - 從工作模式,使用 3 條信號線進行串行數據通信。SBP 安全總線需要識別并報告所有硬件取二錯誤,識別并檢測鏈路的連接狀態、硬件的錯誤狀態,能夠保證數據發送的完整性和可控性,檢測干擾的存在,進行上電自檢和運行周期檢測。

  2 SBP總線結構

  SBP 通信模塊由 SBP 主端模塊(SBP Master)、SBP 從端模塊(SBP Slave)和連接模塊組成。為滿足安全完整性需求,系統架構采用雙系同構方式(M 系和 N 系),兩系獨立運行,形成二乘二結構,兩系運行在關鍵節點處進行取二操作,保證運行結果的正確性。在 SBP 傳輸協議中,明確區分取二錯誤和傳輸鏈路錯誤,兩種錯誤可以分別檢測并具備功能完整性檢測功能。

  SBP 的 傳 輸 協 議 分 為 MAC 層 和 PHY 層, 其中 MAC 層完成傳輸狀態的控制和寄存器堆的更新,MAC 層 對 上 提 供 寄 存 器 訪 問 接 口, 寄 存 器 使 用Memory Mapped 映射 ;PHY 層完成物理信號的傳輸和物理硬取二的實現,物理層的傳輸使用 3 根硬件連線,1 根 SCK 時鐘線由主端驅動,1 根 MO數據線由主端驅動,1 根 SO 數據線由從端驅動。

  3 SBP Master控制狀態機設計

  MAC 模塊對內控制鏈路的建立、數據傳輸的開始和結束、數據傳輸正確性的校驗等機制。SBP 的通信過程由主端控制,4 個步驟完成一次傳輸,周而復始。每個物理幀(數據幀或控制幀)需得到另一端的反饋(ACK/NACK)才能結束,若傳輸超時,則重新發起傳輸。查詢 :主端發起查詢幀,并等待從端應答。狀態 :從端回復查詢幀,并報告自己的狀態,主端接收后應答該幀。接收 :若從端無數據待發,則該狀態跳過 ;若有,則從端發送數據幀,主端接收后應答該幀。發送 :若主端無數據待發,則該狀態跳過 ;若有,則主端發送數據幀,并等待從端應答。其中,數據幀需要經過 MAC 層的打包和添加幀頭、CRC 校驗等處理,經過處理之后的數據幀格式。其中,每種數據幀格式對應一個通信過程,即在查詢階段,主端發送的數據幀格式為主端查詢幀。

  4 SBP Slave控制狀態機設計

  MAC 模塊對內控制鏈路的建立、數據傳輸的開始和結束、數據傳輸正確性的校驗等機制。使能后,SBP Slave 的 MAC 模塊進入等到狀態,等待主端發送控制幀,根據控制幀的內容進行動作。當成功接收到一個主端查詢幀或者數據幀后,根據接收幀內容的不同,MAC 模塊轉入不同的工作流程。

  1)查詢 :應答主端查詢幀。2)狀態 :從端回復查詢幀,并報告自己的狀態,等待主端應答該幀。3)接收 :若從端無數據待發,則該狀態跳過 ;若有,則從端發送數據幀并等待主端應答。4)等待 :若主端成功應答或超時,則從端進入等待狀態。若接收幀為數據幀,則從端應答該數據幀并回到等到狀態。其中,數據幀需要經過 MAC 層的打包和添加幀頭、CRC 校驗等處理,經過處理之后的數據幀格式。其中,每種數據幀格式對應一個通信過程,即在查詢階段,主端發送的數據幀格式為主端查詢幀。

  5 結束語

  針對國內 CTCS-3 級列車控制系統 ATP 車載設備的安全計算機平臺內部通信總線,目前尚無安全的通信總線,本文通過對 EN50159 中有關封閉網絡的安全網絡需求的分析,研究設計一種采用硬件二乘二取二,能夠將應用層數據分組打包且對應用層數據添加 CRC 編碼和校驗并且能檢測點對點鏈路連接狀態的主 - 從之間全雙工的數據通信等多項通信功能和安全保障功能的總線,有效解決車載平臺內部安全通信問題。

  參考文獻

  [1] 高忠利 . C T C S3-300T 車載 A T P 設備測試系統方案探討 [J]. 鐵路通信信號工程技術,2020,17(12):25-29.Gao Zhongli. Discussion on Scheme for CTCS3-300T ATP On-Board Equipment Test System[J].Railway Signalling & Communication Engineering,2020, 17(12): 25-29.

  [2] 吳訓威,盧仰堅 .Moore 機與 Mealy 機之間的轉換研究 [J]. 浙江大學學報 ( 理學版 ),2000,27(2):219-224.Wu Xunwei, Lu Yangjian. Research on Conversionsbetween Mealy Machine and Moore Machine[J].Journal of Zhejiang University (Sciences Edition),2000, 27(2): 219-224

  .[3] 孟慶堯,葉峰,黃彬彬,等 . C T C S -3 級車載系統雙系無擾動切換的可行性研究 [ J ] . 鐵路通信信號工程技術,2015,12(6):1-4.Meng Qingyao, Ye Feng, Huang Binbin, et al.Feasibility of Non-Disturbance Switching betweenDual Redundant CTCS-3 Onboard Systems[J].Railway Signalling & Communication Engineering,2015, 12(6): 1-4

  .[4] 黃彬彬,孟慶堯 . 適用于 CTCS-3 級的安全計算機平臺的無線安全通信架構分析 [ J ] . 鐵路通信信號工程技術,2016,13(4):33-36.

  作者:嚴  敢1,2,齊春晨1,2

NOW!

Take the first step of our cooperation邁出我們合作第一步

符合規范的學術服務 助力您的學術成果走向世界


點擊咨詢學術顧問