一種串行通信的安全系統(tǒng)和安全的串行通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全領(lǐng)域，特別涉及列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]列車超速防護(hù)系統(tǒng)ATP(Automatic Train Protect1n)是高速鐵路、地鐵、城市軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成部分之一，其主要用來提供速度限制信息以保持列車間的安全間隔，使列車在符合限制速度的標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行。列車超速防護(hù)車載設(shè)備是列車超速防護(hù)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，是依據(jù)從列車超速防護(hù)地面設(shè)備接收到的列車運(yùn)行控制命令，對列車進(jìn)行實(shí)時速度監(jiān)督的一種安全保障設(shè)備。
[0003]目前，一套完整的列車超速防護(hù)設(shè)備比較復(fù)雜，一般由多塊板卡組成，比如主機(jī)板卡、通信板卡、輸出板卡、輸入板卡等?；诳煽啃约皬?fù)雜度的考慮，大部分板卡與板卡的通信都采用串行通信。目前，在2oo2(2out of 2的簡稱，即2取2)、3oo3(即3取3)等安全控制系統(tǒng)中，串行通信多采用一對一方式。在板卡內(nèi)部，信號的接收和發(fā)送沒有實(shí)現(xiàn)真正的N to N(即N取N)，一般只是由一個CPU進(jìn)行集中處理，其他CPU基本無法對串行信號進(jìn)行仲裁、監(jiān)測。當(dāng)一個CPU出現(xiàn)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)輸出異常時，從數(shù)據(jù)上很難定位異常的CPU，導(dǎo)致很難判斷異常原因，給系統(tǒng)的查錯帶來很大的困難；同時由于缺少其他CPU的監(jiān)測，在極端情況下會給系統(tǒng)帶來安全隱患。目前亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)安全通信且能及時定位異常出現(xiàn)位置的串行通信方法，以提高列車運(yùn)行的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種安全的串行通信方法及串行通信的安全系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，并在發(fā)生異常時及時找到異常發(fā)生的部位及原因。
[0005]一種串行通信的安全系統(tǒng)，包括第一處理單元、第二處理單元、串行總線、安全處理單元:所述串行總線將外部設(shè)備與所述第一處理單元、第二處理單元分別連接；所述第一處理單元、第二處理單元互相連接并分別與安全處理單元連接；
[0006]所述第一處理單元包括第一比較模塊；所述第二處理單元包括第二比較模塊；
[0007]第一外部設(shè)備通過串行總線將輸入數(shù)據(jù)同時發(fā)送給第一處理單元和第二處理單元;
[0008]第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述輸入數(shù)據(jù)，第一比較模塊將第一處理單元的所述輸入數(shù)據(jù)與第二處理單元發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則由第一處理單元對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成為第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理，
[0009]第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述輸入數(shù)據(jù)，第二比較模塊將第二處理單元的所述輸入數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則由第二處理單元對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成為第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；
[0010]第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第一比較模塊將所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)與第二處理單元發(fā)送的所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第一處理單元的輸出數(shù)據(jù)，
[0011]第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第二比較模塊將所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第二處理單元的待比較數(shù)據(jù)；
[0012]第一處理單元向第二處理單元和第二外部設(shè)備發(fā)送所述輸出數(shù)據(jù)，第二比較模塊將第二處理單元的所述待比較數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的所述輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理。
[0013]上述串行通信的安全系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的不同階段將兩個CPU中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過不同方式的比較，確保了數(shù)據(jù)的安全性和同時性，避免了數(shù)據(jù)錯誤，保障了本安全系統(tǒng)自身的安全性；如果出現(xiàn)了報警，本發(fā)明的安全系統(tǒng)可以縮小故障排查范圍，減小排查難度，提高了檢修效率。
[0014]一種串行通信的安全系統(tǒng)，包括第一處理單元、第二處理單元、串行總線、安全處理單元，所述串行總線是半雙工串行總線:所述串行總線將外部設(shè)備與所述第一處理單元、第二處理單元分別連接；所述第一處理單元、第二處理單元互相連接并分別與安全處理單元連接;
[0015]所述第一處理單元包括第一比較模塊；所述第二處理單元包括第二比較模塊；
[0016]第三外部設(shè)備通過串行總線將輸入數(shù)據(jù)同時發(fā)送給第一處理單元和第二處理單元;
[0017]第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述輸入數(shù)據(jù)，第一比較模塊將第一處理單元的所述輸入數(shù)據(jù)與第二處理單元發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則由第一處理單元對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成為第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理，
[0018]第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述輸入數(shù)據(jù)，第二比較模塊將第二處理單元的所述輸入數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則由第二處理單元對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成為第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；
[0019]第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第一比較模塊將所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)與第二處理單元發(fā)送的所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第一處理單元的輸出數(shù)據(jù)，
[0020]第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第二比較模塊將所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第二處理單元的待比較數(shù)據(jù)；
[0021]在所述半雙工串行總線改變方向的時間段，第一處理單元向第二處理單元和第三外部設(shè)備發(fā)送所述輸出數(shù)據(jù)，第二比較模塊將第二處理單元的所述待比較數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的所述輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理。
[0022]上述的串行通信的安全系統(tǒng)借用了半雙工串行總線的特點(diǎn)，對一個外設(shè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全處理，保障本安全系統(tǒng)自身的安全性，如果出現(xiàn)了報警，可以減小排查難度，提高了檢修效率。
[0023]一種串行通信的安全系統(tǒng)，包括第一處理單元、第二處理單元、串行總線、安全處理單元:所述串行總線將外部設(shè)備與所述第一處理單元、第二處理單元分別連接；所述第一處理單元、第二處理單元互相連接并分別與安全處理單元連接；
[0024]所述第一處理單元包括第一比較模塊；所述第二處理單元包括第二比較模塊；
[0025]第一外部設(shè)備通過串行總線將輸入數(shù)據(jù)同時發(fā)送給第一處理單元和第二處理單元；所述第一處理單元和所述第二處理單元同時接收輸入數(shù)據(jù)并分別進(jìn)行處理，分別得到第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)和第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)；
[0026]第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第一比較模塊將所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)與第二處理單元發(fā)送的所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第一處理單元的輸出數(shù)據(jù)，
[0027]第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第二比較模塊將所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第二處理單元的待比較數(shù)據(jù)；
[0028]第一處理單元向第二處理單元和第二外部設(shè)備發(fā)送所述輸出數(shù)據(jù)，第二比較模塊將第二處理單元的所述待比較數(shù)據(jù)與第一處理單元發(fā)送的所述輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則向安全處理單元發(fā)送信息，由安全處理單元進(jìn)行異常處理。
[0029]優(yōu)選的，在上述的串行通信的安全系統(tǒng)中，在外部設(shè)備與各處理單元之間均設(shè)置用于轉(zhuǎn)換電平的節(jié)點(diǎn)。
[0030]一種安全的串行通信方法，包括以下步驟:
[0031]S10:第一外部設(shè)備通過串行總線將輸入數(shù)據(jù)同時發(fā)送給第一處理單元和第二處理單元；
[0032]S20:第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述輸入數(shù)據(jù)；第一處理單元將接收到的第一外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)與接收到的第二處理單元的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則由第一處理單元將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成為第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則進(jìn)入異常狀態(tài)進(jìn)行異常處理；
[0033]同時，第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述輸入數(shù)據(jù)；第二處理單元將接收到的第一外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)與接收到的第一處理單元的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則進(jìn)入異常狀態(tài)進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則由第二處理單元將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成為第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)；
[0034]如果第一外部設(shè)備與第二處理單元的輸入數(shù)據(jù)在第一處理單元中進(jìn)行比較后數(shù)據(jù)一致，且第一外部設(shè)備與第一處理單元的輸入數(shù)據(jù)在第二處理單元中進(jìn)行比較后數(shù)據(jù)也一致，則進(jìn)入下一步驟；
[0035]S30:第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第一處理單元將所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)與接收到的所述第二處理單元的第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則進(jìn)入異常狀態(tài)進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第一處理單元的輸出數(shù)據(jù)；
[0036]同時，第一處理單元向第二處理單元發(fā)送所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)，第二處理單元將所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)與接收到的所述第一處理單元的第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一致，則進(jìn)入異常狀態(tài)進(jìn)行異常處理；如果數(shù)據(jù)比較后一致，則所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)稱為第二處理單元的待比較數(shù)據(jù)，
[0037]如果所述第一預(yù)輸出數(shù)據(jù)與所述第二預(yù)輸出數(shù)據(jù)分別在兩個處理單元進(jìn)行比較后數(shù)據(jù)都一致，則進(jìn)入下一步驟；
[0038]S40:第一處理單元向第二處理單元和第二外部設(shè)備發(fā)送所述輸出數(shù)據(jù)，第二處理單元的所述待比較數(shù)據(jù)與從第一處理單元接收到的所述輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；如果數(shù)據(jù)比較后不一