基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计

摘要

随着我国铁路运输技术的迅速发展，铁路运输安全性也逐步提高，这就对铁路信号联锁控制系统的可靠性和容错性提出了更严格的要求。并且随着计算机技术的日臻成熟，铁路信号联锁控制系统现已进入到计算机联锁阶段。因此开发出具有高可靠性和容错性的铁路信号计算机联锁系统是必要的。并且在计算机联锁系统安全平台设计中，安全计算机平台的结构、操作系统的选择和优化配置以及平台软件设计是整个安全计算机系统能否发挥作用的关键。
　　首先，本文根据安全计算机平台的可靠性、安全性、可维护性的需求，简要介绍了二乘二取二安全计算机逻辑结构，接着简要说明了联锁安全计算机的硬件架构和基本配置信息。然后将整个联锁系统的软件架构从上到下分为应用软件层、平台软件层、操作系统层、安全硬件层。其中，平台软件层是课题研究的重点。最后着重提出了操作系统的选择方案和平台软件的功能需求。
　　其次，本文先简要描述了Linux系统的体系结构和分析了Linux系统的启动过程，然后针对平台的硬件配置架构特别是安全计算机的PC/104核心板的特点，深入探索和总结出Linux嵌入式操作系统移植工作和内核剪裁配置方法，成功进行了Linux系统到安全计算机平台移植工作。在此基础上，完成包括控显机通信板、双系通信板、双系切换通信板和电子单元通信板在内的外设I/O通信板驱动程序的开发。
　　再次，根据铁路信号联锁安全计算机平台层软件的功能需求，详细介绍了一种基于Linux操作系统的、面向铁路信号联锁安全计算机平台软件设计，完成了软件模块的划分、以及各个模块的详细设计。并设计了一套以时间同步、软件任务级同步、数据同步比较设计等关键技术为核心的平台软件。
　　最后，本文对安全计算机系统内核性能、底层驱动、平台软件功能和性能分别进行了充分的测试和仿真，测试仿真结果表明此软件设计能够满足铁路信号联锁系统对安全计算机平台在性能和安全性上的需求。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 安全计算机软件的技术发展现状

1.3 本文内容及结构安排

2 安全计算机系统架构

2.1 二乘二取二安全计算机逻辑结构

2.2 联锁安全计算机硬件架构

2.3 联锁安全计算机软件架构

2.4 本章小结

3 LINUX系统移植及底层驱动开发

3.1 嵌入式Linux系统研究

3.2 嵌入式Linux操作系统在联锁主机上的实现

3.3 设备驱动程序开发

3.4 本章小结

4 联锁平台软件功能模块设计

4.1 联锁平台软件整体框架

4.2 模块详细设计

4.3 本章小结

5 软件测试及结果

5.1 测试平台

5.2 测试结果

5. 3本章小结

6 总结与展望

6.1 本文主要内容

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的学术成果