[发明专利]一种双机备份冗余控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冗余控制装置，属于电子信息技术领域。

背景技术

目前，国内双机冗余计算机系统设计主要采用双机热备或双机冷备工作模式，在设计中采用两个完全相同的单机互为备份，来完成整个系统的功能，其中切换控制逻辑电路属于公共模块，为长期不断电部位。从双机冗余和可靠性角度分析，消除公共模块可极大的提高整机可靠性指标和优化双机切换机制。其冗余设计框图如图1所示。

对于此类双机冗余备份系统，两个计算机能够同时接收外部输入信号，由公共模块确定当班机，并控制当班机输出公共信号，同时禁止非当班机输出公共信号。当整个系统工作时，公共模块处于长期加电状态，无备份模块可以替代，双机处于不完全冗余状态。从可靠性角度分析，对整机的可靠性指标与寿命指标要求较高的装置，该双机冗余备份设计是不适用的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双机备份冗余控制装置，将公共模块进行简化冗余设计，并将其分配到两个独立单机中，构成一个完全冗余备份的系统，具有高可靠性，长寿命的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括安装在两个计算机中、完全相同的两部分，每部分包括状态采集模块、主备状态设置模块、主备状态翻转模块、主备状态清除模块和主备位生成逻辑模块，

所述的主备状态设置模块输入本机处理器预置端口信号，本机处理器对该端口进行写操作时，主备状态设置模块输出低电平有效信号；

所述的主备状态翻转模块根据遥控切换信号输出上升沿信号；

所述的主备状态清除模块输入低电平有效的本机看门狗狗咬信号、上电复位信号和处理器清除端口信号，通过三输入与门输出低电平有效信号；

所述的主备位生成逻辑模块采用D触发器控制，D触发器的预置端低电平有效，当主备状态设置模块输出低电平有效信号时，本机主备状态输出为1，1表示主机，0表示备机；D触发器的输出负端反馈接至输入端；D触发器的时钟输入端上升沿有效，当收到主备状态翻转模块输出的上升沿信号时进行主备状态位的翻转；D触发器的清除端CLR低电平有效，当主备状态清除模块输出为低电平时，本机主备状态输出为0；

所述的主备状态采集模块输入本机电源状态信号和另一机电源状态信号，判断双机系统为冷备状态或热备状态，并且根据本机的主备位状态信号和另一机的主备位状态信号，输出主备位判断依据。

本发明的有益效果是：本发明针对传统双机冗余体系结构存在公共部分，即为不完全冗余体系结构的缺点，采用软硬件结合的方式，可实现两个计算机之间的完全冗余，既支持双机热备份工作模式，也支持双机冷备份工作模式，具有高可靠、长寿命、高实时性特点。

以某空间型号任务中双机热备计算机为例，存在公共模块时，通过元器件应力分析法，对整机按6个月任务时间进行可靠性预计，可靠性预计值为0.998；通过本发明取消公共模块的设计后，采用同样的分析方法，对整机按6个月任务时间进行可靠性预计，可靠性预计值为0.9995。比较两个可靠性预计值可以看出，采用本发明后，使双机成为完全冗余系统，可以极大提高整机的可靠性，相比未采用本发明的双机系统，可靠性指标提升接近一个数量级。

本发明在空间计算机、工业控制等对可靠性、寿命及实时性方面要求较高的领域，具有重要推广应用价值。

附图说明

图1是目前双机冗余计算机系统框图；

图2是切换控制装置框图；

图3是主备位生成逻辑模块框图；

图4是主备位抢权机制示意图；

图5是完全冗余双机备份计算机系统构成框图；

图6是切换控制电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明的切换控制装置如图2所示，该装置由状态采集模块、主备状态设置模块、主备状态翻转模块、主备状态清除模块和主备位生成逻辑模块组成：

主备状态采集模块输入信号为本机电源状态信号、另一机电源状态和主备状态信号，通过该模块的输入信号可判断系统为冷备状态或热备状态，并且可获知另一机的主备位状态，为系统输出主备位提供判断依据；

主备状态设置模块输入信号为本机处理器预置端口信号，本机处理器对该端口进行写操作时，主备状态设置模块输出低电平有效信号；

主备状态翻转模块输入信号为遥控切换信号；