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基于TMS570的列控系统中安全计算机的研究与设计
| 论文题名： | 基于TMS570的列控系统中安全计算机的研究与设计 |
| 关键词： | 列车控制系统;安全计算机;冗余结构;TMS570芯片;硬件设计;软件开发 |
| 摘要： | 本文介绍了我国列车控制系统目前的发展情况及其基本的组成部分及双机热备、三取二、二乘二取二这三种常用的冗余结构，确定了将二乘二取二结构作为构建车载安全计算机系统的冗余结构，介绍了TMS570芯片的基本性能以及选择TMS570设计系统的优势。 本文介绍了故障树分析方法，并通过对所设计的系统构建故障树来进行安全性分析，并得出了在此架构下定量计算安全性的公式。 在系统硬件设计部分本文对TMS570芯片的外围硬件设计，分切换电路底板和基于TMS570的控制板两个部分，包括输入输出端口NHET模块、SPI模块、错误信号模块ESM、SCI模块、CCM-R4模块的硬件电路的设计，以及电源模块、时钟模块、JTAG调试接口等常用硬件配置。 从系统结构上详细设计了系内同步、系内比较、两系切换等关键功能的具体硬件电路，以及电源故障、ESM模块报错、系间不同步作为系统安全切换的重要因素及其在切换电路中的切换逻辑关系。完成了设计电路板的各个步骤，包括原理图、网络表、生成PCB，以及在设计时需要注意的常见问题。 在软件开发部分介绍了二乘二取二冗余结构的车载安全计算平台中TMS570芯片的具体开发过程，详细介绍了本文所使用的IAR和HALCoGen软件开发环境，以及如何将HALCoGen软件开发环境中生成的各模块初始化代码移植到IAR软件开发环境中。具体介绍了系统的软件开发过程，包括利用IAR软件开发环境来实现系间同步的SPI模块主系与备系之间的数据传输代码，与上位机进行通信显示输出的SCI模块数据输出代码，错误指示模块的功能代码，以及如何利用HALCoGen来实现相关模块工作模式配置、时钟配置、传输数据字长配置等初始化代码。 在系统的调试部分中，通过将系统人为给主系断电造成电源故障、强制CCM-R4模块报错造成系内不同步故障、以及通过编写测试代码造成系间不同步这三种模拟环境下对系统进行测试，通过分析所得结果得出本文设计的系统能够实现主系与备系之间的安全切换，从而证明了系统可以实现二乘二取二冗余的结构功能。 |
| 作者： | 凌宽 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 戴胜华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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