基于CAN总线的冗余系统同步技术研究

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1、基于CAN总线的冗余系统同步技术研究孔凡立等2013年3月第44卷第1期(总第151期)基于CAN总线的冗余系统同步技术研究孔凡立，黄金泉（南京航空航天大学，南京210016）[摘要]为了解决自动油门伺服控制器冗余系统中双CPU时钟不同步导致的系统工作不稳定问题，本文提出了一种改进的同步技术，该技术通过CAN总线通信，基于PYP协议进行信息交互，实现双CPU的时钟同步。通过开发试验板进行验证测试，测试结果表明，该技术可以有效地解决冗余系统同步问题，同步后的时钟误差为微秒级，大大优于硬件同步技术的毫秒级。[关键词]CAN总线；伺服系统；冗余

2、设计；同步[中图分类号]TP336TN914.332[文献标识码]A[文章编号]1006-141X（2013）01-0043-05TheSynchronizationTechniquesforRedundancyArchitectureBasedonCANBusKONGFan-li，HUANGJin-quan(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Inaredundancysystem,doubleCPUclockout-syn

3、cmayleadtotheproblemofunstableoperation,inordertosolvethisproblem,amodifiedclocksynchronizationmethodisproposed.ThemethodemploystheCANBuswayforinformationinteractionbasedonPTPprotocolandinthiswaydoubleCPUclocksynchronizationisrealized.Theexperimentcircuitboardisdevelopedf

4、ortestingandverification.Experimentresultsshowthatthemethodcouldeffectivelydecreasetheclocksynchronizationdeviation,whichismicrosecondandmuchbetterthanmillisecondofthehardwaresynchronization.Keywords:CANbus;servo-controlsystem;fault-tolerantdesign;synchronization使其不会发生错误，

5、这是不可能实现的；另一种是1概述[2]容错设计，即通过冗余备份系统来降低系统的故随着航空电子系统的规模扩大、复杂性增加，障几率。冗余技术也是现今广泛运用于航空航天领系统出现故障的几率也大幅增加。系统中出现的某域提高系统可靠性的手段，但冗余技术依然存在时[3,4]些微小故障若不能及时检测并排除，就可能造成整钟不同步等突出问题。个系统的失效、瘫痪，甚至导致巨大的灾难性后果。时钟同步机制包括硬件时钟同步、软件时钟同[5]系统的可靠性与安全性己经成为保障飞行安全的步和混合时间同步。硬件时钟同步是利用专用的[1]时钟信号线等进行局部时钟的同步，这种

6、时钟同步一个关键因素。满足可靠性需求设计主要有两种途径：一种是避错设计，即设计一种“完美”的系统，方式代价较高，操作不便，优点是同步精度高；软43March2013Vol.44No.1(serialNo.151)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY件时钟同步是利用时钟同步算法进行冗余部件间一致性和稳定性，不会带来扰动。但若两个冗余芯的同步，该种方式工作量大，同步偏差容易累积，片不同步，切换时输出控制由一个状态突然跃变到信息传播时延有很大的不确定性，导致其同步精度另一种状态，当跃变较小时，对于输出带来的影响较低。软件时钟同步

7、是对逻辑时钟同步，其优点是较小，可以在备份系统的后续闭环控制中进行修操作更加灵活，同步成本低；混合时钟同步，是把正；当跃变比较大或者比较复杂时，比如控制策略硬件时钟和软件时钟同步结合，主要有两种方式：不同步或者对油门杆的输出控制量差异较大，就很一种是用硬件实现软件算法完成同步，一种是分层可能引起油门杆位置的跳变。式混合同步，将大规模的网络系统划分成多个网段，在网段内设置一个时间服务结点，通过时间服总线口电路务结点完成网段内同步，从而实现全网同步。发动传统同步技术由于两个CPU的时钟差较大，机主处理器从处理器油控门制对于时钟精确同步要求较高

8、的系统显现出性能不模台型足，因此急需研究新的同步技术来加以改进。仿电真源计输出信号输入信号算电接口电路接口电路2自动油门伺服控制器冗余系统介绍机路油图1中间部分为航空器自动油门伺服控制系统门信