基于linuxembedded的tdcs车站分机

基于linuxembedded的tdcs车站分机内容摘要：

TCP/IP 协议 .................................................................................................... 31 网络模块的程序实现 .................................................................................... 32 数据分析模块 ............................................................................................................ 37 数据包协议分析算法 ................................................................................................ 39 5 TDCS 车站分机双机热备系统技术研究与实现 ................................................................ 42 双机热备系统 ........................................................................................................... 42 双机热备系统的方案 .................................................................................... 42 TDCS 车站分机双机热备系统 ..................................................................... 44 双机热备系统的实现方式 ............................................................................ 45 硬件实现方式 ........................................................................................................... 45 系统结构 ........................................................................................................ 45 切换原理 ........................................................................................................ 46 软件实现方式 ........................................................................................................... 48 HA Heartbeat 系统简介 .................................................................................. 49 Heartbeat 双机热备逻辑系统架构 ................................................................ 50 Heartbeat 的安装 ............................................................................................ 51 配置主服务器的 Heartbeat ............................................................................ 51 配置备份服务器的 Heartbeat ........................................................................ 52 设置主节点和备份节点时间同步 ................................................................. 52 启动主备服务器的 Heartbeat ........................................................................ 52 Heartbeat 的测试 ............................................................................................ 52 6 双机系统可靠性与可用性 .................................................................................................. 54 基本概念 .................................................................................................................... 54 兰州交通大学硕士学位论文 VII 双机系统可靠性分析 ................................................................................................ 54 双机系统可用性分析 ................................................................................................ 57 结 论 ........................................................................................................................................ 60 致 谢 ........................................................................................................................................ 61 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 62 攻读学位期间的研究成果 ...................................................................................................... 64 兰州交通大学硕士学位 论文 1 1 绪论 论文研究的背景 随着计算机技术和电子技术不断地渗入各个学科领域，铁路运输的建设也得到了飞速的发展，不论是从运能、运量、行车密度，还是列车运行速度都有了很大的提高，信号的控制方式也从过去的机械联锁控制、电气集中联锁控制发展到今天的计算机联锁系统。 与此同时铁路运输调度指挥管理系统也从过去的传统手工方式发展到今天的 DMIS、TDCS。 调度指挥现代化是铁路运输管理现代化的重要标志，也是铁路运输信息化建设和应用的重点。 列车调度指挥系统 (TDCS)是以信息技术提升和改造传统调度指挥的系统工程，也 是以科技创新提高生产力、实施内涵扩大再生产的重要领域。 1996 年，铁道部决定在吸取国外先进经验的基础上，建设铁路运输调度指挥管理信息系统 (Dispatch Management Information System,简称 DMIS)。 该系统采用铁路信号技术、计算机技术、通信技术、网络技术、多媒体技术和数据库技术，通过铁路既有专用数据通道，将铁道部中心、铁路局中心、铁路分局中心以及覆盖全路所有车站的 DMIS 设备，连接成一个实时、可靠、安全的 DMIS 网络。 2020 年，在制定《铁路信息化总体规划》时，将 DMIS 改 名为列车调度指挥系统 (简称 TDCS)。 十年来，通过电务、运输等部门及研发单位的共同努力， TDCS 的建设已初具规模，功能逐步完善，在全路迅速推广、应用。 截止到 2020 年底，全路 3012 个车站、 30580km 线路完成了 TDCS 建设，一个适用于现代化铁路运输的行车指挥模式正在逐步形成。 今天的计算机联锁系统已逐步取代了传统的继电联锁系统，正在逐步向全电子化方向发展。 铁路车站全电子计算机联锁系统正是以计算机技术为核心的全电子化联锁系统，用智能全电子执行单元代替了铁路车站执行部分的继电器电路，实现了控制、监督、监测一 体化。 兰州交通大学自动控制研究所在铁道部立项研制电子执行单元，从 1996年开始进行研究， 2020 年初通过铁道部技术审查，同年完成了 LDJLZⅡ 型的 3 种类型的模块。 2020 年完成了 LDJLZⅡ 型的 9 种模块，并完成了与铁科院通号所 TYJLTR2020型容错联锁机的系统集成，实现了国内第一套全电子计算机联锁系统。 2020 年完成了LDJLZⅡ 型 12种类型的模块。 LDJLZⅡ 型计算机联锁全电子执行单元自 2020年到 2020年得到了较快的发展， 2020 年 7 月通过铁道部技术鉴定。 LDJLZ 型全电子化计算机联锁是 以计算机控制技术为核心，自动监测技术、计算机通信技术、电力电子开关技术为基础，建立在软硬件双重基础上的铁路信号控制的新一代全电子化联锁设备，也是目前我国唯一实现全部电子化并通过铁道部鉴定的铁路车站信号计算机联锁系统。 基于 Linux Embedded 的 TDCS 车站分机的研究与设计 2本次课题 就是在铁路全电子计算机联锁系统的背景下 完成 适合该系统的 TDCS 车站分机的研究与设计。 铁路由 DMIS 到 TDCS 过度之后，相应车站分机的功能和结构基本没有变化，要完成信息的采集和传送、无线车次号校核、车次跟踪及自动报点等功能。 而要完成这些功能我们就要设计出相应的应用程序，来自动的计算并处理 数据。 由于应用程序功能复杂，所以我们要把应用程序运行在一个专用操作系统 上，其中 设备管理、内存管理和进程管理等都是必不可少的，而且这个操作系统要实时、可靠、快速运行。 论文 研究 的 目 的及意义 TDCS 的建设提高了铁路运输的效率并确保了行车安全，为铁路运输的快速度、高密度提供了基础保障，是智能化、现代化的行车指挥管理系统。 而 TDCS 车站分机在整个系统中起到了很关键的作用，它完成了各个车站信息的采集 （包括站场码位信息、报警信息、按钮及状态信息以及各类模拟信息等） 等功能，并 通过 TCP/IP、串口通讯等方式 将信 息上传到铁道部和铁路局。 在 TDCS 系统里，采用的是很多厂家的硬件和软件， 因此我所在已有硬件基础之上来进行软件的编写。 本 论文就是要对 TDCS 的车站分机进行软件的开发，并且开发出适合于我们自己的硬件和软件的嵌入式 Linux 操作系统。 嵌入式 系统及嵌入式 操作 系统 嵌入式系统 嵌入式系统 ES（ Embeded System） 是以应用为中心和以计算机技术为基础的，其软硬件是可裁剪的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。 它可以实现对其他设备的控制、监视或管理等 功能，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。 它通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成 [7]。 一个最小的嵌入式系统的基本组成包括： (1) 一个用作引导的可用设施； (2) 具备内存管理、进程管理和定时器服务的内核； (3) 一个初始进程； (4) 硬件驱动程序； (5) 一个或几个应用进程以提供必要的应用功能。 兰州交通大学硕士学位 论文 3 嵌入式操作系统 (1) 嵌入式操作系统的定义 嵌入式操作系统 EOS（ Embedded Operating System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。 EOS 负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。 EOS 具有通用操作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源，并且把硬件虚拟化 [3]。 (2) 嵌入式操作系统的分类 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统的重要组成部分。 从应用角度可分为通用型嵌入式操作系统和专用型嵌入式操作系统。 常见的通用 型嵌入式操作系统有 L。