[發明專利]基于解析冗余機制的雙CPU冗余控制系統

有效

• 申請號: 201010251448.2
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN101916218A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 相征;徐連軍;單曉明;李亞鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F11/16
• 分類號: G06F11/16
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于解析冗余機制的雙CPU冗余控制系統，包括兩個CPU模塊，其特征在于這兩個CPU模塊采用“互備份”冗余策略，分別用于控制不同的負載，每個CPU模塊又包括：

數據采集子模塊：用于采集系統輸入信號，并將采集到的數據發送至eCAN總線通信子模塊和解析冗余機制子模塊；

eCAN總線通信子模塊：用于實現第一個CPU模塊(A)和第二個CPU模塊(B)之間的同步和實時數據交換，為解析冗余機制子模塊對第一個CPU模塊(A)和第二個CPU模塊(B)進行故障判斷提供數據源，保證雙CPU冗余切換實時性；

解析冗余機制子模塊：用于接收數據采集子模塊和eCAN總線通信子模塊提供的數據源，并對所述的兩個CPU模塊的故障進行判斷，將故障判斷結果發送至冗余切換子模塊；

冗余切換子模塊：用于根據故障判斷結果，對冗余控制子模塊輸出切換控制信號；

冗余控制子模塊：用于根據切換控制信號對出現故障的CPU模塊所控制負載進行接管，若第一個CPU模塊(A)故障，則第二個CPU模塊(B)接管第一個負載(1)，同時封鎖第一個CPU模塊(A)輸出控制功能，反之亦然；

所述的數據采集子模塊與eCAN總線通信子模塊雙向連接，eCAN總線通信子模塊與解析冗余機制子模塊單向連接，解析冗余機制子模塊與冗余切換子模塊單向連接，冗余切換子模塊與冗余控制子模塊單向連接。

2.根據權利要求1所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的數據采集子模塊采集系統輸入信號，是連續采樣8次，將得到的8組數據通過排序找出其中最大值和最小值并丟棄，把余下的6組數據做算術平均做為當前采樣值。

3.根據權利要求1所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的eCAN總線通信子模塊，通過發送同步請求、應答、確認信號實現第一個CPU模塊(A)與第二個CPU模塊(B)的CPU同步，其同步周期為10ms，同步建立后向數據采集子模塊發送數據采集指令。

4.根據權利要求1所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的解析冗余機制子模塊，通過實時對比第一個CPU模塊(A)與第二個CPU模塊(B)采集數據的一致性來對CPU模塊故障進行判斷，其故障檢測響應時間為40ms。

5.根據權利要求1所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的冗余切換控制子模塊輸出的切換控制信號，包括第一個CPU模塊(A)對負載(1)的控制信號Mag1、第一個CPU模塊(A)對負載(2)的控制信號Mag1_2、第二個CPU模塊(B)對負載(2)的控制信號Mag2、第二個CPU模塊(B)對負載(1)的控制信號Mag2_1、第一個CPU模塊(A)對第二個CPU模塊(B)的控制信號CON1和第二個CPU模塊(A)對第一個CPU模塊(B)的控制信號CON2。

6.根據權利要求5所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的控制信號CON1是由第一個CPU模塊(A)的第一個切換使能信號CPU1_EN1、第二個切換使能信號CPU1_EN2、第三個切換使能信號CPU1_EN3和第四個切換使能信號CPU1_EN4通過組合邏輯實現。

7.根據權利要求5所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的控制信號CON2是由第二個CPU模塊(B)的第一個切換使能信號CPU2_EN1、第二個切換使能信號CPU2_EN2、第三個切換使能信號CPU2_EN3和第四個切換使能信號CPU2_EN4通過組合邏輯實現。

8.根據權利要求1所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的第一個CPU模塊(A)的冗余控制子模塊，是由一個邏輯非門(D)，一個邏輯非門(E)、一個四輸入或門(H)、一個54LS244緩沖器(F)和一個54LS244緩沖器(G)組成，其中四輸入或門(H)分別與邏輯非門(D)、邏輯非門(E)和54LS244緩沖器(F)單向連接，邏輯非門(E)分別與54LS244緩沖器(F)和54LS244緩沖器(G)單向連接。

9.根據權利要求1所述的雙CPU冗余控制系統，其特征在于所述的第二個CPU模塊(B)的冗余控制子模塊，是由一個邏輯非門(J)、一個邏輯非門(K)、一個四輸入或門(N)、一個54LS244緩沖器(L)和一個54LS244緩沖器(M)組成，其中四輸入或門(N)分別與邏輯非門(J)、邏輯非門(K)和54LS244緩沖器(L)單向連接，邏輯非門(K)分別與54LS244緩沖器(L)和54LS244緩沖器(M)單向連接。