FlexRay總線在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、鐵路計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)作為一種實時的安全苛求系統(tǒng),對實現(xiàn)鐵路的安全高效運行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)主要經(jīng)歷了機械聯(lián)鎖控制、6502電氣集中聯(lián)鎖控制、計算機聯(lián)鎖控制和全電子計算機聯(lián)鎖控制4個發(fā)展階段。全電子計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)合幾十年的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)驗以及現(xiàn)代電子技術(shù)的成果,具有高可靠性、高安全性和智能性的特點。在當前的全電子計算機聯(lián)鎖中全電子執(zhí)行層和安全聯(lián)鎖邏輯層之間采用 RS485總線或 CAN總線等現(xiàn)場總線實現(xiàn)安全信息地傳

2、輸。2000年由 BMW、DaimlerChrysler、Philips、Freescale、Bosch等公司組成的FlexRay聯(lián)盟制定了新一代車載網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議—FlexRay總線。它的出現(xiàn)滿足了車內(nèi)控制應(yīng)用的通信需求,提高了汽車的操縱性,可靠性和舒適度。
　　本文介紹了FlexRay總線以及計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并對FlexRay總線的主要特性進行了分析,包括總線的物理傳輸、通信機制、幀結(jié)構(gòu)、節(jié)點群啟動與喚醒、時鐘同

3、步及拓撲結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的CAN等現(xiàn)場總線相比,FlexRay總線具有通信速率高、實時性強及有效數(shù)據(jù)容量大等方面巨大的優(yōu)勢,而且它支持多種拓撲結(jié)構(gòu),可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整。論文在分析了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的總體架構(gòu)后,提出了一種基于FlexRay總線的全電子計算機聯(lián)鎖冗余總線型拓撲結(jié)構(gòu)。同時設(shè)計了以單片機Atmega128L為微控制器、MFR4200為總線控制器和TJA1080為總線驅(qū)動器的總線節(jié)點接口硬件電路。在此基礎(chǔ)上,論文給出了節(jié)點初始化配

4、置流程、節(jié)點通信流程、數(shù)據(jù)接收發(fā)程序以及節(jié)點運行狀態(tài)和節(jié)點喚醒流程。課題中構(gòu)建了FlexRay總線通信電路可靠性數(shù)學模型,并對其進行了可靠度的數(shù)學計算。此外,對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中FlexRay總線通信進行了安全性分析。由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中傳輸安全信息的通信網(wǎng)絡(luò)必須具有故障—安全特性,論文對全電子計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中FlexRay總線通信網(wǎng)絡(luò)進行了故障—安全保障研究。在保障系統(tǒng)生存性上,冗余FlexRay總線型拓撲結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)故障—安全的基礎(chǔ)。同