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申请/专利权人：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所;中国铁道科学研究院集团有限公司;北京华铁信息技术有限公司;北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司

摘要：本发明公开一种基于TSN的车载安全计算机平台，包括：结构相同的平台I系和平台II系、维护记录板和高速背板，平台I系和平台II系通过TSN总线与维护记录板进行数据通信；平台I系包括最小系统平台I系和多个I系功能扩展板；平台II系包括最小系统平台II系和多个II系功能扩展板；多个I系功能扩展板和多个II系功能扩展板均包括多路总线接口板、开关量采集接口板、开关量驱动接口板和列车接口板；还公开由安全相关核心板实现的数据处理方法，包括：由CPU侧向TSN总线发送业务数据和TSN总线向CPU侧发送业务数据两个处理流向，平台采用“二乘二取二”的冗余安全架构，双系热备运行，具备模块化、先进性、易扩展性、高效率优势，为列控车载系统提供通用产品。

主权项：1.一种基于TSN的车载安全计算机平台的数据处理方法，由安全相关核心板实现，其特征在于，所述基于TSN的车载安全计算机平台包括：结构相同的平台I系和平台II系、维护记录板和高速背板，其中，所述结构相同的平台I系和平台II系通过TSN总线与所述维护记录板进行数据通信，实现基本运行处理、冗余控制处理和在线故障检测与处理；所述维护记录板用于获取所述基于TSN的车载安全计算机平台内各板卡的运行状态和故障信息，为所述基于TSN的车载安全计算机平台提供软件、固件、时间规划表升级服务；所述高速背板用于为基于TSN的车载安全计算机平台提供供电和业务数据交互功能；所述平台I系包括最小系统平台I系和多个I系功能扩展板；所述平台II系包括最小系统平台II系和多个II系功能扩展板；所述平台I系和所述平台II系根据不同车载系统的应用需求，分别通过所述多个I系功能扩展板和所述多个II系功能扩展板进行适配；所述最小系统平台I系和所述最小系统平台II系的结构相同，均包括核心处理板、电源板和交换机板；其中，所述核心处理板为所述平台I系和所述平台II系提供核心控制和运行管理功能；所述电源板用于将车辆110V电源转换为所述平台I系和所述平台II系的各个板卡的工作电压；所述交换机板用于进行时间规划表设置、TSN协议解析、流量转发和时间同步；所述平台I系和所述平台II系的各个板卡与所述交换机板之间点对点连接，实现业务数据的交互功能；所述多个I系功能扩展板和所述多个II系功能扩展板均包括多路总线接口板、开关量采集接口板、开关量驱动接口板和列车接口板；其中，所述多路总线接口板用于实现所述平台I系和所述平台II系与多种外部总线的信息的桥接功能；所述开关量采集接口板用于实现外部安全继电器的采集功能；所述开关量驱动接口板用于实现外部安全继电器的驱动功能；所述列车接口板用于实现对列车速度传感器信号的采集和外部速传电路的供电功能；所述核心处理板、开关量采集接口板、开关量驱动接口板和列车接口板为所述基于TSN的车载安全计算机平台的安全相关核心板；所述数据处理方法包括：由CPU侧向TSN总线发送业务数据和TSN总线向CPU侧发送业务数据两个数据处理流向；其中：所述由CPU侧向TSN总线发送业务数据包括：对于X支路，所述X支路的CPU模块向所述X支路的FPGA模块发送X支路业务数据；所述X支路的FPGA模块确认接收到所述X支路业务数据后，将所述X支路业务数据复制并发送至Y支路的FPGA模块；对于Y支路，所述Y支路的CPU模块向所述Y支路的FPGA模块发送Y支路业务数据，所述Y支路的FPGA模块收到所述Y支路业务数据后，将所述Y支路业务数据复制并发送至所述X支路的FPGA模块；对于X支路，通过所述X支路的FPGA模块的比较模块将所述X支路业务数据和所述Y支路的FPGA模块发送的所述Y支路业务数据进行比较后获得X支路比较结果，将所述X支路比较结果发送至所述Y支路的FPGA模块；对于Y支路，通过所述Y支路的FPGA模块的比较模块将所述Y支路业务数据和所述X支路的FPGA模块发送的所述X支路业务数据进行比较后获得Y支路比较结果，将所述Y支路比较结果发送至所述X支路的FPGA模块；对于X支路，如果所述X支路比较结果和所述Y支路的FPGA模块发送的所述Y支路比较结果一致，则所述X支路的TSN门控发送模块将比较正确的X支路业务数据进行以太网报文封包，将获得的X支路以太网报文发送至所述X支路的TSNMAC模块，否则不发送所述X支路业务数据；对于Y支路，如果所述Y支路比较结果和所述X支路的FPGA模块发送的所述X支路比较结果一致，则所述Y支路的TSN门控发送模块将比较正确的所述Y支路业务数据进行以太网报文封包，将获得的Y支路以太网报文发送至所述Y支路的TSNMAC模块，否则不发送所述Y支路业务数据；对于X支路，所述X支路的TSNMAC模块收到TSN门控发送模块的报文发送请求，将所述X支路以太网报文发送至外部以太网PHY接口；对于Y支路，所述Y支路的TSNMAC模块收到TSN门控发送模块的报文发送请求，将所述Y支路以太网报文发送至外部以太网PHY接口；所述TSN总线向CPU侧发送业务数据包括：对于X支路，所述X支路的TSNMAC模块从外部以太网PHY接口接收所述X支路以太网报文，发送至所述X支路的TSN门控接收模块，并将所述X支路以太网报文复制并发送至所述Y支路的FPGA模块；对于Y支路，所述Y支路的TSNMAC模块从外部以太网PHY接口接收所述Y支路以太网报文，发送至所述Y支路的TSN门控接收模块，并将所述Y支路以太网报文复制发送至所述X支路的FPGA模块；对于X支路，所述X支路的TSN门控接收模块将所述X支路以太网报文和所述Y支路的FPGA模块发送的所述Y支路以太网报文进行以太网解包和校验，将获得的X支路业务数据和Y支路业务数据发送至所述X支路的FPGA模块的比较模块；对于Y支路，所述Y支路的TSN门控接收模块将所述Y支路以太网报文和所述X支路的FPGA模块发送的所述X支路以太网报文进行以太网解包和校验，并将所述Y支路业务数据和X支路业务数据发送至所述Y支路的FPGA模块的比较模块；对于X支路，所述X支路的FPGA模块的比较模块将所述X支路业务数据和所述Y支路业务数据进行比较后获得X支路比较结果，将所述X支路比较结果发送至所述Y支路的FPGA模块；对于Y支路，所述Y支路的FPGA模块的比较模块将所述Y支路业务数据和所述X支路业务数据进行比较后获得Y支路比较结果，将所述Y支路比较结果发送至所述X支路的FPGA模块；对于X支路，如果所述X支路的FPGA模块的所述X支路比较结果和所述Y支路的FPGA模块发送的所述Y支路比较结果一致，则上报中断供所述X支路的CPU模块查询，否则丢弃所述X支路业务数据；对于Y支路，如果所述Y支路的FPGA模块的所述Y支路比较结果和所述X支路的FPGA模块发送的所述X支路比较结果一致，则上报中断供所述Y支路的CPU模块查询，否则丢弃所述Y支路业务数据。

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