一种牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法及系统与流程

1.本发明涉及变流器控制系统技术领域，具体涉及一种牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法及系统。


背景技术：

2.在轨道交通领域，牵引变流器控制系统的功能是按照控制系统给定的指令控制列车的运行。控制系统由硬件和软件组成。硬件主要由控制芯片如dsp、cpu、fpga、电源芯片等组成，其正常工作对环境有一定的要求，比如温度范围在-40℃到80℃等。软件则主要由cpu时序控制软件、dsp实时控制软件等组成。控制系统在运行时可能会出现工作异常的情况，而原因可能有有两种：
3.1、外部环境，如控制系统运行的电磁环境复杂、温度高，可能由于电磁干扰导致控制系统硬件工作异常；
4.2、软件方面，可能存在由于数组访问越界、内存耗尽、死锁、程序跑飞等，也会导致控制系统工作异常。
5.而控制系统工作异常后，会导致列车不能正常发挥牵引、制动力，可能会导致列车晚点等故障，造成比较严重的影响。
6.目前常见的dsp复位采用的方式为：dsp不停的喂狗，通过cpld或者fpga检测喂狗信号，如果检测到喂狗信号，就复位dsp。此种方案在变流器控制系统有以下不足之处：
7.1、需要专门的硬件电路；
8.2、列车在运行过程中，整个牵引变流器处于高压工作状态，如果没有做好保护措施，直接由硬件电路进行保护，可能会导致牵引变流器损坏，造成严重的故障影响。
9.因此，在复位过程中，需要先进行一系列的时序保护，然后再进行故障复位，fpga芯片并不适合做时序保护控制。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种简单可靠的牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法、系统、介质及设备。
11.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
12.一种牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法，包括步骤：
13.1)读取牵引变流器异构控制系统中的实时控制板的数据信息；
14.2)根据所述数据信息判断所述实时控制板是否工作异常；如工作异常则进入步骤3)；
15.3)进行牵引变流器的保护工作，发送复位命令至实时控制板进行复位重启。
16.作为上述技术方案的进一步改进：
17.在步骤2)中，如果满足以下任一条件，则判断所述实时控制板异常：
18.实时控制板中任意一个dsp的数据校验在预定时间内一直错误；
19.如果在校验正确的条件下，接收到的dsp的生命信号在预定时间内停止变化。
20.在条件中，数据检验的过程为：采用标准的循环冗余校验进行计算，接收dsp的数据信息，利用其中的数据计算checksum1，与对应数据信息中的checksum进行比较；如果checksum1与checksum相同，则认为校验通过；否则，认为校验错误。
21.在步骤3)中，发送复位命令至实时控制板中的fpga，由fpga控制工作异常的dsp复位。
22.在步骤3)中，复位命令包括字序号0～4共5个字节，其中字序号0～1为复位标志，用于表示开始复位或者不复位；字序号2表示对应复位的dsp的编号；字序号4表示字序号0～3的crc16的校验和。
23.在步骤3)中，对应的复位过程为：
24.fpga读取到复位命令后，首先判断复位标志是否有效；如果标志有效，然后计算字序号0～3的crc16的校验和；
25.如果计算的校验和与读取的校验和一致，再判断dsp编号是否正确；
26.如果dsp编号正确，则控制对应dsp的复位引脚，复位dsp。
27.在步骤3)中，对应的重启过程为：
28.3.1)与cpu需要进行握手互检，确认总线是否正常；
29.3.2)总线正常后，cpu给实时控制板的dsp下装控制软件；
30.3.3)实时控制板启动完成，实现牵引力、制动力的控制功能。
31.本发明还公开了一种牵引变流器异构控制系统软件复位重启系统，包括：
32.读取模块，用于读取牵引变流器异构控制系统中的实时控制板的数据信息；
33.判断模块，用于根据所述数据信息判断所述实时控制板是否工作异常；如工作异常则进入步骤3)；
34.复位重启模块，用于进行牵引变流器的保护工作，发送复位命令至实时控制板进行复位重启。
35.本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法的步骤。
36.本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法的步骤。
37.与现有技术相比，本发明的优点在于：
38.本发明的通过cpu控制fpga复位重启dsp，不需要修改硬件，简单可靠，能够在较短时间内(10秒内)快速重启异常的控制系统，使列车快速恢复到正常运行状态，降低故障影响；通过上述复位协议以及复位过程，能够防止出现误判断故障，避免因总线上的数据因干扰、误操作外部原因，而被fpga误认为是复位命令。
附图说明
39.图1为本发明中的牵引变流器的异构控制系统小系统框图。
40.图2为本发明的方法在实施例的流程图。
41.图3为本发明中cpu对数据信息进行校验的方法流程图。
具体实施方式
42.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
43.如图2所示，本实施例的牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法，包括步骤：
44.1)读取牵引变流器异构控制系统中的实时控制板的数据信息；
45.2)根据所述数据信息判断所述实时控制板是否工作异常；如工作异常则进入步骤3)；
46.3)进行牵引变流器的保护工作，发送复位命令至实时控制板进行复位重启。
47.具体地，本发明中的牵引变流器的异构控制系统小系统框图如图1所示,主要包括cpu板、总线和实时控制板，其中实时控制板包括fpga和三个dsp，具体说明如下：
48.1、cpu板负责时序控制功能以及监测实时控制板中3个dsp的工作状态；
49.2、实时控制板的dsp负责牵引力、电制动力的控制；
50.3、cpu板与实时控制板之间通过总线进行数据的交互。
51.4、3个dsp(包括dsp1、dsp2、dsp3)通过fpga把数据写入总线中。
52.其中实时控制板正常启动的过程如下：
53.1)与cpu板需要进行握手互检，确认总线是否正常；
54.2)总线正常后，cpu板给实时控制板的dsp芯片下装控制软件；
55.3)实时控制板启动完成，实现牵引力、制动力的控制功能；
56.基于上述牵引变流器的异构控制系统，在步骤1)中，通过cpu读取牵引变流器异构控制系统中的实时控制板的数据信息；在步骤2)中，cpu根据所述数据信息判断所述实时控制板中的dsp是否工作异常；在步骤3)中，cpu进行牵引变流器的保护工作，cpu发送复位命令至实时控制板中的fpga，由fpga控制工作异常的dsp复位重启。
57.本实施例中，在步骤2)中，具体通过cpu板判断实时控制板是否工作异常，具体过程为：cpu板通过总线读取dsp1、dsp2、dsp3的数据，对实时控制板的运行状态进行判断；如果在预定时间(如1秒)内，下面两个条件中的任意一个满足，则认为实时控制板工作异常：
58.1)校验3个dsp中任意一个dsp数据的校验在预定时间(如1秒钟)内一直错误；
59.2)dsp发送给cpu的数据包含了生命信号，如果在校验正确的条件下，cpu接收到的生命信号在预定时间(如1秒钟)内都停止变化。
60.如图3所示，其中检验的具体过程如下：其中dsp送给cpu板的数据信息中包括了数据和校验和checksum，checksum采用标准的循环冗余校验(cyclic redundancy,check,简称crc16)进行计算；cpu板接收到了dsp的数据信息，利用其中接收到的数据计算checksum1,与接收到的checksum进行比较；如果两个校验和一样，则认为校验通过；否则，认为校验错误。上述校验过程简单快速且精准可靠。当然，上述校验也可以采用签名算法等数字签名技术。
61.本实施例中，在步骤3)中，cpu板复位重启实时控制板的dsp的过程如下：
62.在cpu判断3个dsp任意一个工作异常后，为了防止在复位过程中出现的脉冲误发导致牵引变流器故障，首先进行变流器的保护工作，通过总线发送复位命令给fpga，由fpga控制工作异常的dsp复位重启(如果同时有2个或者3个dsp工作异常，则所有工作异常的dsp
都被复位)；另外为了防止总线数据由于干扰、误操作等导致fpga获取的数据错误，导致误复位dsp，因此设计的复位协议如下：
63.表1复位协议
[0064][0065]
对应的复位过程为：fpga读取到数据后，首先判断复位标志是否有效，如果标志有效，然后计算字序号中的0～3的crc16的校验和；如果计算的校验和与读取的校验和一致，再判断dsp编号是否正确(在1～3的范围内)；如果上述数据都正确，则控制对应dsp的复位引脚，复位dsp。其中fpga在复位完成后，把总线上的复位数据清零。
[0066]
对应的重启过程为：
[0067]
fpga控制dsp复位后，dsp要重新正常工作，为实现控制功能，必须要经历与cpu的重新启动过程，包括总线互检，程序下载过程，具体为：
[0068]
1)与cpu板需要进行握手互检，确认总线是否正常；
[0069]
2)总线正常后，cpu板给实时控制板的dsp芯片下装控制软件；
[0070]
3)实时控制板启动完成，实现牵引力、制动力的控制功能。
[0071]
由于上述整个复位过程是由cpu发起的，因此cpu在发出复位命令后，主动与dsp进行握手、程序下载。cpu为了降低与dsp的握手、程序下载影响时序控制功能，因此，在低优先级的任务中执行dsp的复位重启整个过程。
[0072]
本发明的通过cpu控制fpga复位重启dsp，不需要修改硬件，简单、可靠，能够在较短时间内(10秒内)快速重启控制系统，对列车的运行基本没有影响；通过上述复位协议以及复位过程，能够防止出现误判断故障，避免因总线上的数据因干扰、误操作外部原因，而导致被fpga误认为是复位命令。
[0073]
本发明还公开了一种牵引变流器异构控制系统软件复位重启系统，包括：
[0074]
读取模块，用于读取牵引变流器异构控制系统中的实时控制板的数据信息；
[0075]
判断模块，用于根据所述数据信息判断所述实时控制板是否工作异常；如工作异常则进入步骤3)；
[0076]
复位重启模块，用于进行牵引变流器的保护工作，发送复位命令至实时控制板进行复位重启。
[0077]
本发明的牵引变流器异构控制系统软件复位重启系统，用于执行如上所述的复位重启方法，同样具有如上复位重启方法所述的优点。
[0078]
本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法
的步骤。
[0079]
本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统软件复位重启方法的步骤。
[0080]
本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmedia card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
[0081]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。