一种高可靠多总线接口控制单元的设计与实现

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1、第46卷第6期2016年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．46No．6NOV．2016一种高可靠多总线接口控制单元的设计与实现索晓杰，李明，康晓东，董研(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：在工业控制领域，控制系统的安全性、可靠性至关重要，高可靠性一直是设计师和使用者关注的重点。随着系统综合化模块化的发展，设计一种高可靠、高集成、低功耗的控制单元成为新型容错计算机系统的核心。以具有容错功能的内总线和外总线为基础，集成多种总线接口和PowerPC处理器，实

2、现具有强容错能力和高速处理能力，可广泛用于新型容错计算机系统中的高可靠多总线接口的控制单元。关键词：高可靠性；容错总线；控制单元；新型容错计算机系统中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1671．654X(2016)06—0125．04DesignandImplementationofaHighReliabilityandMultiBusInterfaceControlUnitSUOXiao-jie，LIMing，KANGXiao—dong，DONGYan(Xi’anAeronauticsComputingTechniq

3、ueResearchInstitute，AVIC，Xi7an710068，China)Abstract：Inthefieldofindustrialcontrol，thesafetyandreliabilityofthecontrolsystemisveryimpor-tant．Highreliabilityhasalwaysbeenthefocusfordesignersandusers．Withthedevelopmentofintegra-tionandmodularization，Controlunitwithhighr

4、eliability，highintegrationandlowpowerconsumptionhasbecomethecoreofanewfault-tolerantcomputersystem．Basedonfaulttolerantfunctionbus，IntegratedmultibusinterfaceandPowerPCprocessor，Withstrongfaulttoleranceandhighspeedprocessingability，thecontrolunitofthehighreliabilitya

5、ndmultibusinterfacecanbewidelyusedinthenewfault．tolerantcomputersystem．Keywords：highreliability；fault—tolerantbus；controlunit；newfault-tolerantcomputersystem引言综合化模块化的航空电子系统(IntegratedModularAvionics，IMA)⋯是复杂控制系统多采用的一种设计架构。新型容错计算机系统是采用IMA架构设计的具有容错能力的计算机系统。新型容错计算机系统结构如

6、图1所示。外总线．苎竺壁!、Il一一1

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10、I元II一一I容错计算机戳室IIii蕈Il蕈iI差l{蕈}元lI元Il元l元一‘蟊总耐‘嚣。图1新型容错计算机系统结构可靠性是指产品或系统在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力。容错计算机系统结构是通过增加硬件资源，采用余度设计，以实现计算机的高可靠性。一般有单余度、双余度、三余度等。各余度之间交叉比较，实现互相监控，通过故障逻辑实现在一个余度失效的情况下计算机的其他余度可继续工作。双余度可实现一次故障安全，三余度可实现一次故障工作，两次故障安全。因此，在同等硬件技术

11、水平下，容错计算机系统架构较非容错计算机系统有更高的可靠性。图1为双余度容错计算机系统结构，由两块供电单元、两块控制单元、两块接口单元组成。其中一个供电单元、一个控制单元、一个接口单元构成一个余度。(图中虚线部分表示容错计算机中的冗余硬件资源，即另一个余度)供电单元为计算机提供其他单元模块所需的二次电源；控制单元是系统任务的处理单元，包括收稿日期：2016—10—31修订日期：2016—11—05基金项目：航空科学基金项目资助(20121931002)作者简介：索晓杰(1986一)，男，陕西渭南人，工程师，工学硕士，主要研究方向

12、为机载计算机应用。航空计算技术第46卷第6期任务执行、总线控制、数据计算等；接口单元用于完成计算机与外部设备其他接口信号的交互，包括离散量、模拟量等。新型容错计算机系统采用模块化设计，是为了更好地实现各余度之间的信息交互，余度内各模块之间的数据交互。计算机中各模