前端处理机(FEP)在地铁主控系统上应用研究及[论文]

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前端处理机(FEP)在地铁主控系统上应用的研究及探讨
【摘 要】 本文对主控系统的fep设备的功能进行简要的描述,
同时还将对fep的原理和软件设计流程进行研究分析及应用方面的
探讨。通过这样的研究,希望可以对主控系统的日常维护提供帮助,
并为进一步的研究以及自主开发打下基础。
【关键词】 地铁 主控 fep vxworks mcs pscada
1 绪论
主控系统是建立在各个子系统上的一个综合系统。fep在整个系
统中起到的作用从宏观上看就是为主控系统的准确性和实时性提
供有效的保证。从而使得主控系统(mcs)服务器计算机能专心做
自己数据计算和资料处理,减轻了收集信息的负担。图1为主控系
统与fep关系图:
2 fep应用的研究
2.1 fep硬件构成
地铁主控系统的fep在硬件上主要由两个模块组成,其中一个是
a12b主板模块,另一个是交换机模块。
a12b主板用于嵌入式应用的单板计算机,是fep的核心模块。主
板上集成了高性能cpu,内存接口,以太网口、串口及m-module模
块接口等。a12b上跑的是motorola的vme总线,它将微处理器、
数据存储器以及外设控制器通过总线统一互联起来,实现高速通
讯。
2.2 fep软件构成
fep上的软件也主要由两个系统构成,包括vxworks操作系统和
一个config配置文件。另外还有固化在硬件中的一些引导程序,
但由于其几乎不会去更改,所以在实际工程上,我们把这一部分固
化的程序是划分到硬件中去的。
3 fep核心软件应用的探讨
单板机的整体特点是结构紧凑,功能单一。vxworks这种嵌入式
的操作系统也很好地适应了这样的特征,具体结果是:fep上并没
有明确划分出系统软件和应用软件。操作系统与软件应用整体上和
为一体,是分层次的一个整体软件。fep的vxworks这样设计的原
因是:高效、稳定。
根据分工的不同整套系统分为两个层次:上层是应用软件部分,
以处理采集到的数据为目的;下层系统软件的主要以实时采集数据
为目的,设计各种板卡驱动程序和系统内核,以满足系统实时性的
要求。
fep中vxworks开发又有一定的特殊性,具体说来就是它的交叉
开发,整个软件的开发都要在host与target上交叉进行。
fep主要用于数据处理和数据采集,此系统中:(1)首先通过
progstart来启动程序。在启动过程中,先创建信号量,再创建任
务tschlep、任务tcrunch和任务tmonitor,以保证在被任务使用
之前信号量已经创建。(2)clock 是系统时钟,它每次释放一个信
号量代表任务tschlep采集到数据一次。(3)任务tschlep用于将
采集到的数据组成一个样本。它通过二进制信号量来等待采集的数
据,然后互斥地保存样本数据,最后利用二进制信号量的同步功能,
唤醒等待的任务tcrunch。(4)任务tcrunch用于处理样本数据。
它首先利用二进制信号量的同步功能,等待任务tschlep发送一个
样本;然后利用互斥信号量互斥地访问样本,并利用互斥信号量的
递归访问功能,来删除数据;最后将样本数据之和保存到result
中,供任务tmonitor 使用。(5)任务tmonitor监视程序运行情况,
并显示结果。(6)progstop用来停止程序。停止过程中,删除创建
的任务并释放信号量资源。
4 协议转换的方法
因为fep的功能是先集中各个子系统的数据,然后对各个系统的
送上来的数据进行协议转换,再对数据进行分离,最后把统一格式
的有效数据传到mcs的主干交换机上。所以需要fep将子系统的协
议转换到主控系统上来。当前流行于协议转换器中的协议转换方
法。
业务级转换方法:此方法要求初始化协议业务。两个协议的通信
业务在业务级转换中是相互关联的。如果n层以上的网络协议兼容,
转换就在n层执行。
协议级转换方法:协议级或协议数据单元转换中的交互操作需要
在协议级转换基础上进行。如果协议层n以上的协议都是兼容的,
协议数据单元的交换在协议层n上进行, 在此交换期间网关明确
其功能。
5 结语
fep是主控系统的入口,是整个系统一切正常工作的保证。现在
主控系统正在紧张的调试中,实践经验告诉我们fep的性能往往对
系统功能起决定性作用,所以深入研究fep或进一步改善fep功能
是十分有必要的。不仅如此,在国内地铁应用中,可以把fep这一
个具体设备的软硬件作为主控系统的突破口,初步实现主控系统的
自主开发。
参考文献:
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[3]刘洁,刘斌,杨学良.协议转换器集成方法的探讨[j].计算机
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