[發明專利]一種融合控制架構下外設共享通信的方法及系統

在審

• 申請號: 202011184982.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN114448963A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 謝鋒;郝波;易榮武;黃強;方博倫;李志遠;李威林
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H04L67/025
• 分類號: H04L67/025;H04L67/12;H04L41/0823;G06F9/455
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟

本發明提供了一種融合控制架構下外設共享通信的方法及系統，該方法將設置的共享外設接口指定分配給設定的中心服務器，將與列車運行控制相關的各個控制系統與融合控制架構中的各虛擬機關聯配置，并設置各虛擬機為中心服務器的客戶端，基于該架構部署利用單個共享外設接口接收各個外部設備的外設數據信號，進而由中心服務器控制通過設置在各客戶端與所述中心服務器之間的共享空間實現所述外設數據信號的接收和響應。采用本發明的方案能夠解決現有融合控制應用設想中無法有效共享物理外設資源的障礙，可以實現所有控制系統共用單個外設接口進行網絡通信的功能，顯著降低硬件成本，提高硬件資源利用率，改善了硬件安裝部署的空間占用率。

技術領域

本發明涉及列車融合控制應用技術領域，尤其涉及一種融合控制架構下外設共享通信的方法及系統。

背景技術

軌道交通實現通信和控制的現有技術中，TCMS系統、傳動控制系統、制動控制系統、信號系統分布于列車內協同運行實現列車的各方面控制，各個系統均需配置通信板卡，通過以太網或MVB組成網絡進行數據通信，這樣使系統的硬件成本居高不下，同時也加大了列車控制系統安裝與部署的空間消耗。例如，在傳統列車控制領域，各控制系統采用分布式架構，每個控制系統運行于不同的機箱或單板上；各系統通常采用PCIE、以太網或MVB等方式與外部設備進行通信。傳統的列車控制系統采用如圖1中所示的部署方案，其中的控制系統1～N均需要通過外設接口與外部設備1～N進行通信，為滿足通信需求，每個控制系統需要單獨分配一個物理外設接口，各個控制系統通過外部接線與所有設備組成一個通信網絡，這樣的分布式控制系統為了支持日益復雜的功能，只能增加控制系統規模和設備安裝數量，一方面增加了硬件成本，另一方面增加了控制系統部署安裝空間的開銷，因此，傳統分布式控制系統逐漸無法滿足市場需求。

隨著軌道交通控制技術趨向自動化和智能化發展，對列車控制系統的靈活性要求以及硬件成本的可觀性要求越來越高，各子系統之間的融合控制成為一種重要趨勢。研究中發現隨著半導體技術的飛速發展，嵌入式處理器的發展達到一個新的高度，低功耗、高性能、高度集成化的多核處理器不斷涌現，這些高性能處理器能夠支撐日益復雜的功能需求，采用高性能多核處理器，將傳動控制，TCMS，制動等控制系統融合在一塊單板上，利用虛擬化技術，所有融合控制系統共用一個物理外設接口接入網絡進行數據通信，以降低系統復雜度，降低系統硬件成本，節約安裝空間，但是在融合控制架構下，采用虛擬化技術，所有控制系統運行于同一單板不同虛擬機內，由于外設硬件資源有限，無法為每個虛擬機都分配一個物理外設接口，并且嵌入式領域虛擬化技術還不夠成熟，同一個外設資源只能被一個虛擬機(控制系統)獨占，無法直接被所有虛擬機共享，因此未能形成實質有效的完整控制方案。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種融合控制架構下外設共享通信的方法，在一個實施例中，所述方法包括：

步驟S1、設置一物理外設接口作為共享外設接口，將其指定分配給設定的中心服務器；

步驟S2、令與列車運行控制相關的各個控制系統運行于融合控制架構中的對應控制系統虛擬機中，并將各個控制系統虛擬機設置為所述中心服務器的客戶端；

步驟S3、通過所述共享外設接口接收各個外部設備通過通信總線或以太網發送的外設數據信號；

步驟S4、由所述中心服務器控制通過設置在各客戶端與所述中心服務器之間的共享空間實現所述外設數據信號的接收和響應。

優選地，一個實施例中，在所述步驟S1中，設置所述中心服務器獨自享有所述共享外設接口的訪問權限。

一個實施例中，所述方法還包括，設置所述中心服務器享有對各個控制系統虛擬機進行配置和管理的權限。

進一步地，一個實施例中，在所述步驟S3中，所述通信總線包括PCI總線、RS485總線、MVB總線和I2C總線。

一個實施例中，在所述步驟S4中，包括：