输入输出信号采集系统及测试方法
技术领域
本发明涉及列车通信技术领域，尤其涉及一种输入输出信号采集系统及测试方法。
背景技术
列车车载网络信息系统是一个综合性强、模块化、集成化的系统，因此对于保护机制提出了较高的要求。
列车车载网络信息系统包括输入输出信号采集系统，所述输入输出信号采集系统用于采集列车中相关设备的输入输出信号。在输入输出信号采集系统中，CCU(CentralControl Unit，中央控制单元)需要与IOM(Input/Output Module，输入输出模块)进行ETH通信，实时收集IOM反馈的控制指令、设备状态信息，并向IOM发送控制指令，因此IOM信号的采集影响列车运行安全。
在现有技术中，对输入输出模块内部的采集点单元采用了冗余保护机制，即：通过冗余的采集针脚对输入输出模块内部的采集点单元进行冗余保护。但输入输出模块与CCU之间的信号采集通道并未采用冗余保护机制。这就使得一旦信号采集通道坏死，列车中的所有IOM信号无法采集的系统性风险。
发明内容
本发明实施例提供一种输入输出信号采集系统及测试方法，用以解决现有技术中的输入输出信号采集系统中的信号采集通道缺乏冗余保护机制的缺陷。
本发明第一方面实施例提供一种输入输出信号采集系统，包括：输入输出模块101、中继模块102、第一中央控制单元103以及第二中央控制单元104；其中，所述输入输出模块101通过所述中继模块102分别与所述第一中央控制单元103和第二中央控制单元104连接；
所述输入输出模块101包括通信控制板1011、数字量输入板1012以及数字量输出板1013；其中，所述通信控制板1011与数字量输入板1012之间通过第一总线以及第二总线连接；所述通信控制板1011与所述数字量输出板1013之间通过第三总线以及第四总线连接；
所述通信控制板1011还包括有第一端口与第二端口；所述中继模块102包括有第一板卡与第二板卡；所述第一板卡上的端口与所述通信控制板1011上的第一端口连接，所述第一板卡上的另一端口与所述第一中央控制单元103连接；所述第二板卡上的端口与所述通信控制板1011上的第二端口连接，所述第二板卡上的另一端口与所述第二中央控制单元104连接。
上述技术方案中，所述通信控制板1011中的第一端口、所述中继模块102中的第一板卡以及所述第一中央控制单元103形成第一以太网数据传输通道，所述第一以太网数据传输通道与所述第一总线形成第一输入信号采集通道；
所述通信控制板1011中的第二端口、所述中继模块102中的第二板卡以及所述第二中央控制单元104形成第二以太网数据传输通道，所述第二以太网数据传输通道与所述第二总线形成第二输入信号采集通道。
上述技术方案中，所述通信控制板1011中的第一端口、所述中继模块102中的第一板卡以及所述第一中央控制单元103形成第一以太网数据传输通道，所述第一以太网数据传输通道与所述第三总线形成第一输出信号采集通道；
所述通信控制板1011中的第二端口、所述中继模块102中的第二板卡以及所述第二中央控制单元104形成第二以太网数据传输通道，所述第二以太网数据传输通道与所述第四总线形成第二输出信号采集通道。
上述技术方案中，还包括用于显示输入信号采集通道以及输出信号采集通道工作状态的显示模块105；所述显示模块105与所述中继模块102连接。
本发明第二方面实施例提供一种测试方法，用于对本发明第一方面实施例所述的输入输出信号采集系统进行测试，方法包括：
步骤S1-2、接通所述输入输出模块101的通信控制板1011中的第一端口、中继模块102中的第一板卡以及所述第一中央控制单元103所形成的第一以太网数据传输通道，并中断所述输入输出模块101的通信控制板1011中的第二端口、中继模块102中的第二板卡以及第二中央控制单元104所形成的第二以太网数据传输通道；
步骤S1-2、所述第一中央控制单元103发送数据，所述数据经由所述中继模块102中的第一板卡、通信控制板1011中的第一端口以及通信控制板1011与数字量输入板1012之间的第一总线传输；
步骤S1-3、根据外部的IO设备301对数据的捕获结果确定第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道是否正常工作；
步骤S1-4、中断所述第一以太网数据传输通道，并接通所述第二以太网数据传输通道；
步骤S1-5、所述第二中央控制单元104发送数据，所述数据经由所述中继模块102中的第二板卡、通信控制板1011中的第二端口以及通信控制板1011与所述数字量输入板1012之间的第二总线传输；
步骤S1-6、根据外部的IO设备301对数据的捕获结果确定第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的第二输入信号采集通道是否正常工作。
上述技术方案中，方法还包括：
步骤S2-1、接通所述第一以太网数据传输通道，并中断所述第二以太网数据传输通道；
步骤S2-2、外部的IO设备301发送数据，所述数据经由通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第三总线、通信控制板1011中的第一端口以及所述中继模块102中的第一板卡传输；
步骤S2-3、根据所述第一中央控制单元103对数据的捕获结果确定第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道是否正常工作；
步骤S2-4、中断所述第一以太网数据传输通道，并接通所述第二以太网数据传输通道；
步骤S2-5、外部的IO设备301发送数据，所述数据经由通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第四总线、通信控制板1011中的第二端口以及中继模块102中的第二板卡传输；
步骤S2-6、根据所述第二中央控制单元104对数据的捕获结果确定第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道是否正常工作。
上述技术方案中，所述根据外部的IO设备301对数据的捕获结果确定第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道是否正常工作，具体包括：
所述IO设备301如果能捕获到所述第一中央控制单元103发送的数据，则所述第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道正常工作；所述IO设备301如果不能捕获到所述第一中央控制单元103发送的数据，则所述第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道无法正常工作。
上述技术方案中，所述根据外部的IO设备301对数据的捕获结果确定第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的第二输入信号采集通道是否正常工作，具体包括：
所述IO设备301如果能捕获到所述第二中央控制单元104发送的数据，则第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的输入信号采集通道正常工作；所述IO设备301如果不能捕获到第二中央控制单元104发送的数据，则第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的第二输入信号采集通道无法正常工作。
上述技术方案中，所述根据所述第一中央控制单元103对数据的捕获结果确定第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道是否正常工作，具体包括：
所述第一中央控制单元103如果能捕获到所述IO设备301发送的数据，则第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道正常工作；所述第一中央控制单元103如果不能捕获到IO设备301发送的数据，则第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道不能正常工作。
上述技术方案中，所述第二中央控制单元104根据数据的捕获结果确定第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道是否正常工作，具体包括：
所述第二中央控制单元104如果能捕获到所述IO设备301发送的数据，则第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道正常工作；所述第二中央控制单元104如果不能捕获到所述IO设备301发送的数据，则第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道不能正常工作。
本发明实施例提供的输入输出信号采集系统及测试方法，通过在输入输出模块与中央控制单元之间建立了两条互为冗余的以太网数据传输通道，在输入输出模块内部的通信控制板与数字量输入板/数字量输出板之间连接了两路互为冗余的总线，从而实现了输入输出信号采集通道的冗余保护，提高了输入输出信号采集系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的输入输出信号采集系统的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的输入输出信号采集系统的结构示意图；
图3为对输入输出信号采集系统进行测试的场景示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的输入输出信号采集系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的输入输出信号采集系统包括：
输入输出模块101、中继模块102、第一中央控制单元103以及第二中央控制单元104；其中，所述输入输出模块101通过中继模块102分别与第一中央控制单元103和第二中央控制单元104连接。
所述输入输出模块101包括通信控制板1011、数字量输入板1012以及数字量输出板1013；其中，通信控制板1011与数字量输入板1012之间通过第一总线以及第二总线连接；通信控制板1011与数字量输出板1013之间通过第三总线以及第四总线连接。通信控制板1011与数字量输入板1012之间的第一总线和第二总线互为冗余，通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第三总线和第四总线同样互为冗余。
在本发明实施例中，所述第一总线、第二总线、第三总线或第四总线为背板总线。
通信控制板1011还包括有第一端口与第二端口。
中继模块102包括有第一板卡与第二板卡。第一板卡上的端口与通信控制板1011上的第一端口连接，第一板卡上的另一端口与第一中央控制单元103连接。第二板卡上的端口与通信控制板1011上的第二端口连接，第二板卡上的另一端口与第二中央控制单元104连接。
通过TRDP通信可为通信控制板1011中的第一端口与第二端口配置不同的网络端口、组播地址以及IP地址，使得这两个端口能够形成两条互为冗余的以太网数据传输通道。具体的说，通信控制板1011中的第一端口、中继模块102中的第一板卡以及第一中央控制单元103形成第一以太网数据传输通道，通信控制板1011中的第二端口、中继模块102中的第二板卡以及第二中央控制单元104形成第二以太网数据传输通道。这两条以太网数据传输通道相互独立，形成冗余结构。输入输出模块101可通过其中的任意一条以太网数据传输通道与中央控制单元进行通信(即实现IOM信号的采集)。
需要说明的是，通信控制板1011与数字量输入板1012之间的第一总线与第一以太网数据传输通道之间存在对应关系，即由第一以太网数据传输通道传输的数据将由第一总线传输。类似的，通信控制板1011与数字量输入板1012之间的第二总线与第二以太网数据传输通道之间存在对应关系，即由第二以太网数据传输通道传输的数据将由第二总线传输。也就是说，第一以太网数据传输通道、第一总线形成第一输入信号采集通道，第二以太网数据传输通道、第二总线形成第二输入信号采集通道。
同样的，通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第三总线与第一以太网数据传输通道之间存在对应关系，即由第三总线传输的数据将由第一以太网数据传输通道传输。类似的，通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第四总线与第二以太网数据传输通道之间存在对应关系，即由第四总线传输的数据将由第二以太网数据传输通道传输。也就是说，第三总线、第一以太网数据传输通道形成第一输出信号采集通道，第四总线、第二以太网数据传输通道形成第二输出信号采集通道。
在本发明实施例中，第一中央控制单元103和第二中央控制单元104可以是列车中的任意一个中央控制单元。
本发明实施例提供的输入输出信号采集系统在输入输出模块与中央控制单元之间建立了两条互为冗余的以太网数据传输通道，在输入输出模块内部的通信控制板与数字量输入板/数字量输出板之间连接了两路互为冗余的总线，从而实现了输入输出信号采集通道的冗余保护，提高了输入输出信号采集系统的安全性。
基于上述任一实施例，图2为本发明另一实施例提供的输入输出信号采集系统的结构示意图，如图2所示，本发明另一实施例提供的输入输出信号采集系统还包括：显示模块105；所述显示模块105与中继模块102连接。
中央控制单元能够获取输入输出信号采集通道的生命信号，并将生命信号通过中继模块102转发给显示模块105，使得显示模块105能够根据生命信号显示输入输出信号采集通道是否正常工作。
本发明实施例提供的输入输出信号采集系统通过显示模块可以直观地显示输入输出信号采集通道的工作状况，有助于实时掌握输入输出信号采集通道可能发生的故障。
基于本发明实施例提供的输入输出信号采集系统，本发明实施例还提供了一种测试方法。图3为对输入输出信号采集系统进行测试的场景示意图。
如图3所示，在测试前，将输入输出信号采集系统的输入输出模块101中的数字量输入板1012以及数字量输出板1013分别与IO设备301连接。
IO设备301可以是列车中真实子系统的IO设备，但作为一种优选实现方式，本发明实施例中的IO设备301是通过计算机实现的具备模拟列车子系统收发数据的仿真平台，如在计算机上通过LABVIEW软件实现的仿真平台。
对输入输出信号采集系统的测试分为两个方面，一方面是数据接收测试，另一方面是数据发送测试。所述数据接收测试是指对中央处理单元发送数据，经过输入输出信号采集通道传输后，由IO设备301接收这一过程进行测试。所述数据发送测试是指对IO设备301发送数据，经过输入输出信号采集通道传输后，由中央处理单元接收这一过程进行测试。
具体的说，本发明实施例提供的测试方法包括：
步骤S1-1、接通输入输出模块101的通信控制板1011中的第一端口、中继模块102中的第一板卡以及第一中央控制单元103所形成的第一以太网数据传输通道，并中断输入输出模块101的通信控制板1011中的第二端口、中继模块102中的第二板卡以及第二中央控制单元104所形成的第二以太网数据传输通道。
步骤S1-2、第一中央控制单元103发送数据，所述数据经由中继模块102中的第一板卡、通信控制板1011中的第一端口以及通信控制板1011与数字量输入板1012之间的第一总线传输。
步骤S1-3、IO设备301根据数据的捕获结果确定第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道是否正常工作。
本领域技术人员很容易理解，IO设备301如果能捕获到第一中央控制单元103发送的数据，则第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道正常工作；IO设备301如果不能捕获到第一中央控制单元103发送的数据，则第一以太网数据传输通道、第一总线所形成的第一输入信号采集通道无法正常工作。
在本发明实施例中，IO设备301采用包括wireshark在内的通信监视软件捕获数据。
步骤S1-4、中断输入输出模块101的通信控制板1011中的第一端口、中继模块102中的第一板卡以及第一中央控制单元103所形成的第一以太网数据传输通道，并接通输入输出模块101的通信控制板1011中的第二端口、中继模块102中的第二板卡以及第二中央控制单元104所形成的第二以太网数据传输通道。
步骤S1-5、第二中央控制单元104发送数据，所述数据经由中继模块102中的第二板卡、通信控制板1011中的第二端口以及通信控制板1011与数字量输入板1012之间的第二总线传输。
步骤S1-6、IO设备301根据数据的捕获结果确定第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的第二输入信号采集通道是否正常工作。
本领域技术人员很容易理解，IO设备301如果能捕获到第二中央控制单元104发送的数据，则第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的第二输入信号采集通道正常工作；IO设备301如果不能捕获到第二中央控制单元104发送的数据，则第二以太网数据传输通道、第二总线所形成的第二输入信号采集通道无法正常工作。
本发明实施例提供的测试方法还包括：
步骤S2-1、接通输入输出模块101的通信控制板1011中的第一端口、中继模块102中的第一板卡以及第一中央控制单元103所形成的第一以太网数据传输通道，并中断输入输出模块101的通信控制板1011中的第二端口、中继模块102中的第二板卡以及第二中央控制单元104所形成的第二以太网数据传输通道。
步骤S2-2、IO设备301发送数据，所述数据经由通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第三总线、通信控制板1011中的第一端口以及中继模块102中的第一板卡传输。
在本发明实施例中，IO设备301通过LABVIEW仿真测试平台模拟现车真实设备发送数据。
步骤S2-3、第一中央控制单元103根据数据的捕获结果确定第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道是否正常工作。
本领域技术人员很容易理解，第一中央控制单元103如果能捕获到IO设备301发送的数据，则第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道正常工作；第一中央控制单元103如果不能捕获到IO设备301发送的数据，则第三总线、第一以太网数据传输通道所形成的第一输出信号采集通道不能正常工作。
在本发明实施例中，第一中央控制单元103采用包括wireshark在内的通信监视软件捕获数据。
步骤S2-4、中断输入输出模块101的通信控制板1011中的第一端口、中继模块102中的第一板卡以及第一中央控制单元103所形成的第一以太网数据传输通道，并接通输入输出模块101的通信控制板1011中的第二端口、中继模块102中的第二板卡以及第二中央控制单元104所形成的第二以太网数据传输通道。
步骤S2-5、IO设备301发送数据，所述数据经由通信控制板1011与数字量输出板1013之间的第四总线、通信控制板1011中的第二端口以及中继模块102中的第二板卡传输。
步骤S2-6、第二中央控制单元104根据数据的捕获结果确定第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道是否正常工作。
本领域技术人员很容易理解，第二中央控制单元104如果能捕获到IO设备301发送的数据，则第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道正常工作；第二中央控制单元104如果不能捕获到IO设备301发送的数据，则第四总线、第二以太网数据传输通道所形成的第二输出信号采集通道不能正常工作。
在本发明实施例中，第二中央控制单元104采用包括wireshark在内的通信监视软件捕获数据。
本发明实施例提供的测试方法能够对具有冗余结构的输入输出信号采集系统进行通信测试，保证了输入输出信号采集系统的正常工作。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
