[发明专利]基于软、硬件融合的列车网络控制系统及融合方法

说明书

本发明涉及一种基于软、硬件融合的列车网络控制系统与融合方法，系统包括CPU板卡、MVB主卡、WTB板卡、总线背板；所述CPU板卡为主控板卡，通过所述总线背板同时与所述MVB主卡、WTB板卡连接，同时运行有MVB进程与WTB进程，所述MVB进程与WTB进程通过共享内存进行数据交互；所述MVB主卡用于MVB总线的网络管理和MVB数据通信功能；所述WTB板卡用于WTB总线的网络管理和WTB数据通信功能。本发明的列车网络控制系统，将中央控制单元和网关融合，MVB进程与WTB进程共享CPU，精简了网络系统结构，减少了设备之间的通信节点，实时性更强。同时，MVB进程与WTB进程通过共享内存进行信息交互，大大减少了数据传输时间，实时性更强。

技术领域

本发明属于TCN列车通信网络技术领域，尤其涉及一种基于软、硬件融合的列车网络控制系统及融合方法。

背景技术

列车通信网络TCN定义了两级分层结构,分别对应为绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB。其中，中央控制单元和网关为现有列车控制网络中两个相互独立的核心系统部件，中央控制单元主要负责列车网络控制系统的MVB总线管理、逻辑控制、监视和故障诊断的功能，中央控制单元通过车辆总线和本牵引单元子系统进行通信，实现对MVB车载子系统的控制和诊断。网关采用MVB和WTB两种类型的总线形式实现列车信息的跨编组传输，负责MVB总线和WTB总线的通信协议数据转换和网络路由功能，具有WTB总线管理能力，能够实现列车网络的自动编组，具有自诊断和面向用户的下载配置和网络监视功能。

但在现有列车网络控制系统中，中央控制单元和网关为两个独立工作的设备，造成设计结构复杂，设备间的通信节点多，存在通信故障率增大的隐患。同时，在现有列车网络控制系统中，中央控制单元和网关通过MVB总线进行车辆关键控制信息和状态信息交互，MVB总线最小轮询周期为32ms，最大周期为1024ms，每个MVB端口最大传输大小为32字节，存在一定总线传输延时和数据包传输大小局限性，通信实时性较低，一次性数据交互信息量较小。

因此，本发明考虑将现有的列车网络控制系统进行改进，将两个相互独立的中央控制单元和网关进行融合，以解决现有中央控制单元和网关设备设计结构复杂和实时性差的问题。

发明内容

本发明在上述现有列车网络控制系统不足的基础上提供了一种基于软、硬件融合的列车网络控制系统及融合方法，将中央控制单元和网关融合，MVB进程与WTB进程共享CPU，通过共享内存进行信息交互，以精简网络系统结构，提高通信实时性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于软、硬件融合的列车网络控制系统，包括CPU板卡、MVB主卡、WTB板卡、总线背板；

所述CPU板卡为主控板卡，通过所述总线背板同时与所述MVB主卡、WTB板卡连接，同时运行有MVB进程与WTB进程，所述MVB进程与WTB进程通过共享内存进行数据交互；

所述MVB主卡用于MVB总线的网络管理和MVB数据通信功能；

所述WTB板卡用于WTB总线的网络管理和WTB数据通信功能；

所述总线背板用于CPU板卡与MVB主卡、WTB板卡之间的数据访问及数据交互。

优选的，所述CPU板卡、MVB主卡、WTB板卡分别包括2个互为冗余设计的板卡，各CPU板卡通过总线背板同时与每一MVB主卡、WTB板卡连接。

优选的，系统还包括电源板卡，所述电源板卡通过总线背板为所述CPU板卡、MVB主卡、WTB板卡供电。

优选的，所述MVB进程包括MVB共享内存数据处理与分配模块，所述MVB共享内存数据处理与分配模块读取共享内存访问互斥锁后，并将接收到的WTB进程发送的共享内存数据关联到对应的MVB端口数据中并进行MVB端口数据发送与接收，并将接收的MVB端口数据关联到对应的共享内存数据后，发送共享内存数据至WTB进程；