非相似平臺管理計算機的余度管理技術研究.pdf

1、嵌入式計算機在航空航天等對可靠性要求較高的系統(tǒng)中占有核心地位，其微小故障都可能引發(fā)災難性的后果。因此，人們對高可靠性容錯計算機的研究越來越重視，提高容錯計算機可靠性的一個重要方法是發(fā)展余度技術。
　　本課題的目標是研究高可靠的平臺管理計算機，構建合理的“故障-安全”策略，提高管理計算機的可靠性。首先對常規(guī)自監(jiān)控兩余度計算機和常規(guī)三模冗余計算機進行改進，設計了非相似平臺管理計算機架構。每個中央控制模塊由兩個不同處理器構成；兩個中央控

2、制模塊之間增加交叉數(shù)據(jù)鏈（Cross Channel Date Link），使得四個處理器之間可以進行信息交互；中央控制模塊通過雙冗余I2C總線，對功能模塊交叉控制。
　　根據(jù)平臺管理計算機的結構特點，需要事先制定一套余度管理策略。首先，研究了處理器余度管理策略，確定四個處理器的優(yōu)先級順序和表決策略，并對實際工作中出現(xiàn)的幾種典型的故障模式進行了詳細的分析討論；其次，研究了同步技術，針對平臺計算機非相似的結構特點，具體地介紹了任務同

3、步策略；最后針對雙冗余總線的結構特點介紹了功能模塊余度管理策略。
　　基于任務同步和余度管理策略，采用軟硬件結合的方法對系統(tǒng)進行設計。四個處理器系統(tǒng)FPGA和軟件設計完全相同，具體介紹了單板FPGA設計。根據(jù)實現(xiàn)的功能，將FPGA進行模塊化設計，與軟件結合實現(xiàn)任務同步、數(shù)據(jù)交換、故障判斷、降級以及對I/O模塊交叉控制功能。
　　為驗證同步策略和余度管理策略的正確性，對原理樣機進行測試，包括同步精度測試、幾種典型的故障下調(diào)試結