[发明专利]基于单片机自监控的双余度容错计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及双余度容错计算机系统。

背景技术

传统的双余度容错计算机系统由主处理器完成多任务调度、数据采集、控制率计算、健康状态监控、余度管理、输出控制等功能，其中的健康状态监控对可靠性要求较高的容错系统来说是一个非常重要的任务。而传统的双余度容错系统处理器实现健康状态监控的能力较弱。

发明内容

本发明目的是提供一种基于单片机自监控的双余度容错计算机系统，其解决了现有双余度容错系统处理器实现健康状态监控的能力较弱的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种基于单片机自监控的双余度容错计算机系统，包括两个通道(A通道、B通道)，每个通道均包含主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)及相应的受控对象，所述两个通道(A通道、B通道)通过各自的主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)进行双机交互，其特征在于：所述每个通道(A通道、B通道)均包含单片机(A通道单片机、B通道单片机)，所述单片机(A通道单片机、B通道单片机)用于对各自的受控对象进行故障检测或故障处理，并将受控对象的状态信息传递给各自的主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)。

上述受控对象包括主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)、电源(A通道电源、B通道电源)、传感器(A通道传感器、B通道传感器)、关键部件(A通道关键部件、B通道关键部件)和/或执行机构(A通道执行机构、B通道执行机构)。

本发明的技术效果为：

1、本发明采用两个独立的单片机对双余度容错计算机系统进行健康状态监控和余度管理，使得系统自检测能力大大增强，同时减轻了主处理机用于监控和余度管理的开销，简化控制系统软件开发设计，提高了任务的可靠性。

2、本发明将系统健康状态监控等功能交给单片机实现，可大大提高系统健康状态的监控、故障诊断、故障隔离和余度管理能力，也可简化主处理器的软件设计。

3、本发明引入单片机实现系统健康状态监控和故障管理。由单片机实现系统的健康状态监管，包括对主处理器工作状态监控、传感器工作状态监控、执行机构工作状态监控、关键部件监控、电源工作状态监控等。同时通过单片机将故障信息送至主处理机，由主处理机也可由单片机实现对故障通道的检测、隔离和切换，减轻主处理器对容错和余度管理的负担，提高任务的可靠性。

附图说明

图1为本发明的工作原理框图。

具体实施方式

本发明为一种基于单片机自监控的双余度容错计算机系统，参见图1，包括两个通道(A通道、B通道)，每个通道均包含主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)及相应的受控对象，所述两个通道(A通道、B通道)通过各自的主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)进行双机交互，其特征在于：所述每个通道(A通道、B通道)均包含单片机(A通道单片机、B通道单片机)，所述单片机(A通道单片机、B通道单片机)用于对各自的受控对象进行故障检测或故障处理，并将受控对象的状态信息传递给各自的主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)。受控对象包括主处理机(A通道主处理机、B通道主处理机)、电源(A通道电源、B通道电源)、传感器(A通道传感器、B通道传感器)、关键部件(A通道关键部件、B通道关键部件)和/或执行机构(A通道执行机构、B通道执行机构)。

单片机与主处理机相连，通过监控主处理机的故障指示信号，判断本机主处理机是否工作正常，在主处理机发生瞬态故障时，向主处理机发出复位信号，使主处理机复位以排除故障。

每个容错系统的主处理相互连接，各主处理机在进行采集信息交叉互比出现不一致时，可直接进行故障检测，也可以通知单片机进行相应的故障检测，以减轻主处理机的工作负担。

单片机采集本容错系统(或本通道)传感器信号(例如电流、温度、压力、加速度计、速度等)送给主处理机，由主处理机通过相应信号的特征提取算法来预测和评估本通道的健康状况，以确定主处理机或主处理机通知单片机是否切除本通道或降级工作。

单片机通过采集执行机构的反馈参数送给主处理机，由主处理机通过相应的特征提取算法预测本通道输出控制执行机构是否工作正常，在判定某些部件故障时由主处理或由主处理通知单片机隔离、关闭该部件。

单片机还可以通过采集、监控电源电压和电流的变化以判定本通道电源是否工作正常。

单片机同时可以对系统中关键部件(如关键信号采集部件和关键信号输出控制部件)进行状态监控和健康状态预测，以确定系统可能发生的故障并及时通知主处理机进行风险防范。

单片机根据监控到的本通道故障信息和接收来自对方通道的故障信息通过主处理机或主处理机通知单片机对余度系统进行重构，隔离故障部件或通道，并通知主处理机按照重构的结果调整相应的控制算法。