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        一種機電系統(tǒng)雙余度通道切換邏輯

        2021-04-22 17:14:20車炯暉劉夏青吳斌
        電腦知識與技術(shù) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:機電系統(tǒng)

        車炯暉 劉夏青 吳斌

        摘要:在航空電子系統(tǒng)中,機電系統(tǒng)是飛機的重要組成部分之一,本文通過提出一種雙余度通道切換邏輯,實時工作中按照該策略設(shè)定當前計算機通道健康分數(shù),根據(jù)健康分數(shù)進行主備系統(tǒng)切換工作,有效提升了機電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源共享能力和容錯重構(gòu)能力。

        關(guān)鍵詞:機電系統(tǒng);健康分數(shù);主備系統(tǒng)

        中圖分類號: TP391? ? ? ? 文獻標識碼:A

        文章編號:1009-3044(2021)08-0193-02

        Abstract: Utility system is one of most important part of aircraft in avionics system.this paper proposes a dual redundancy channel switching logic. According to the strategy, the current computer channel health score is set in real-time work, and the active and standby systems are switched according to the health score, which effectively improves the data resource sharing ability and fault-tolerant reconstruction of the utility system ability.

        Key words: utility system;health score;active and standby system

        航空機電系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi),為提高系統(tǒng)的可靠性及容錯能力,通常采用雙余度技術(shù)滿足使用要求。雙余度設(shè)計主要基于“雙功能通道+BIT電路+切換邏輯”的方式。本文主要介紹一種雙余度計算機的工作通道切換邏輯,該策略通過獨立于CPU的切換策略來對產(chǎn)品功能通道進行打分,CPU通過通道的分值來確定主備通道的切換。同時,當CPU程序跑飛時,通過看門狗叫信號,可以實現(xiàn)整機的主備切換。

        1 通道切換管理策略

        通道故障切換主要由兩個部分組成,打分機制和得權(quán)機制。其中,打分機制針對通道的故障情況進行打分。由于機電管理計算機對于重要的控制通道都是雙余度設(shè)計。因此,對于同一個被控對象有兩路輸出和BIT電路。而打分機制對于無故障情況打健康分滿分10分,對BIT電路故障,但不影響控制通道輸出的打健康分7分,對于控制通道故障的打健康分2分,對于控制通道和BIT通道均故障的打健康分0分。對于機上重要控制信號按照上述方法建立打分表。同時,處理器故障采用一票否決制,健康分總分直接清0。

        得權(quán)機制可以分為搶權(quán)機制和放權(quán)機制兩種。對于搶權(quán)機制來說,可能會存在由于信道故障引發(fā)的雙通道同時搶奪控制權(quán)的可能,因此不建議使用。本文采用放權(quán)機制,當工作通道認為自己通道打分低于備份通道時,主動將控制權(quán)交給備份通道。

        2 通道切換邏輯及其互鎖的實現(xiàn)

        如圖1所示,左邊表示A機某重要控制信號通路的通道切換邏輯,右邊表示B機某重要控制信號的通道切換邏輯。其中,自鎖信號為0時表示本通道鎖定,不予使用。BIT位根據(jù)對本通道的打分選擇寫1還是寫0。控制位用于在CPU故障時,整機切換時使用,且一旦發(fā)生了CPU故障且發(fā)生了切換,A通道將在本次飛行任務(wù)中永久禁止使用。

        2.1 通道切換邏輯的上電工作序列

        通道切換邏輯上電執(zhí)行的步驟如下:

        1)上電開始,控制位和BIT位被初始化成0,這時雙機該通道都為鎖定狀態(tài)。

        2) 程序初始化時讀取機位號,向A機控制位寫1,A機BIT位寫1;向B機控制位寫0,BIT位寫1。這時A機該通道自鎖信號為1(A機該通道使能),B機為0(B機該通道被鎖定)。

        3)向A機該通道控制位寫1, BIT位寫1;向B機該通道控制位寫1,BIT位寫1(使能切換)。

        2.2 通道切換邏輯在通道發(fā)生故障時的切換策略

        假設(shè)A機該通道發(fā)生了故障,通過雙機信道獲得B機該通道的打分情況來做出判斷:

        1) 如果B機為滿分10分且A機為7分,則向上位機報告A機故障情況,A機繼續(xù)工作,同時B機準備輸出該通道控制指令,保證在接收到通道切換指令時可以做到無縫切換。

        2) 當A通道得分為2分或者0分時,則通知上位機,同時告知B通道輸出控制指令,然后向A通道BIT位寫0,則B通道則可以無縫切換得到控制權(quán)。

        3)另外,當A通道得分為2分時,A通道控制通路已經(jīng)失效,僅留存BIT電路正常,A機周期性的通過信道將BIT信息發(fā)給B機,作為B機該通道的備份BIT。

        2.3 通道切換邏輯在整機發(fā)生異常時的切換策略

        當上電時A通道故障或者由于供電異常導致A通道機電管理計算機沒有上電時,由于互鎖信號進行了下拉,B通道將自動被使能。同時,B機上報上位機A機不存在或者存在異常。

        假設(shè)當A通道在運行時CPU跑飛,則看門狗叫信號會自動將所有通道的控制位寫0,則此時A機整機被禁止,B機開始接管所有控制命令。同時,B機將上報上位機A機發(fā)生了異常。

        2.4 通道切換邏輯在雙機信道異常時的處理策略

        當A機和B機之間的信道存在異常時,每個機電管理計算機都無法獲得他機的通道打分情況,則向上位機報告雙機信道故障,并通過上位機獲得他機的通道打分情況。然后根據(jù)上位機下發(fā)的打分情況選擇使能或者禁止對應(yīng)通道。

        2.5 單機與上位機信道異常時的處理策略

        假設(shè)當A機與上位機通信中斷,上位機將向B機發(fā)送與A機通信故障。此時B機將通過與A機互通的信道獲得A機準備上發(fā)的數(shù)據(jù)并代為轉(zhuǎn)發(fā)給上位機。同時上位機會將準備下發(fā)給A機的信息發(fā)給B機,由B機轉(zhuǎn)發(fā)給A機。A機和B機仍能根據(jù)打分情況使能和禁止對應(yīng)通道。

        3 結(jié)束語

        本文通過與上位機的通信信道、交叉?zhèn)鬏斝诺篮屯ǖ狼袚Q邏輯,實現(xiàn)了一種具有數(shù)據(jù)資源共享和容錯重構(gòu)的雙余度機電系統(tǒng)。在產(chǎn)品部分功能或通信信道功能喪失時,可以有效地進行系統(tǒng)的架構(gòu)重組,保證了重要控制信號的可靠性和安全性,對機電系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的意義。

        參考文獻:

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        【通聯(lián)編輯:唐一東】

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