CN101271332B - 紧凑型一体化冗余控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种紧凑型一体化冗余控制器及其控制方法。控制器设置有两个结构完全相同且可相互替换使用的控制器，每一控制器有分别同时与主控制芯片相连接的内存芯片、闪存芯片、固件芯片和可编程器件、第1串口收发器、第2串口收发器、PCI桥片及网卡控制器、串口收发器还通过RS422串口连接CPCI连接器、网卡控制器还通过以太网口连接CPCI连接器、PCI桥片通过CPCI总线连接CPCI连接器、串口收发器还连接维护串口、可编程器件PLD还通过HA控制信号连接CPCI连接器。方法有主备控制器的启动方法、备控制器自动升为主控制器的方法、及当系统发生主与备控制器切换时的检验点协议控制方法。本发明可以将传统CPCI系统的系统控制器升级为双余度备份系统，解决了CPCI系统控制器容易出现单点故障的隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种冗余控制器系统。特别是涉及一种可以将传统CPCI系统的系统控制器升级为双余度备份系统，两个实体控制器互为监测和备份，从而解决了CPCI系统控制器容易出现单点故障的隐患，从而大大提升CPCI系统的可用性的紧凑型一体化冗余控制器及其控制方法。
背景技术
如图1所示，传统冗余控制器系统采用6U CPCI结构，由两块系统控制器和两块热插拔控制器组成，占据4个CPCI槽位。主要有以下不足：
1、板型较大，对空间要求较大，不利于小型化，不能应用于对空间要求严格的工业环境
2、系统控制器和热插拔控制器分别在两个单板上实现，占据槽位资源较多，在同等背板尺寸情况下造成应用可用I/O槽位过少，系统扩展性受到影响
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以将传统CPCI系统的系统控制器升级为双余度备份系统，两个实体控制器互为监测和备份，从而解决了CPCI系统控制器容易出现单点故障的隐患，从而大大提升CPCI系统的可用性的紧凑型一体化冗余控制器及其控制方法。
本发明所采用的技术方案是：一种紧凑型一体化冗余控制器，设置有两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器和备用控制器，所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器和备用控制器中的RS422串口通过背板连线相互连接，其中，主控制器和备用控制器中RS422串口的RS422_TX端为向对方发送信号的发射端，RS422_RX端为接收对方所发出信号的接收端；其中，每一控制器包括有：主控制芯片U1；分别同时与主控制芯片U1的地址总线和数据总线相连接的内存芯片SDRAM、闪存芯片FLASH、固件芯片BOOTROM和可编程器件PLD；与主控制芯片U1的第1异步串口UART1相连的第1串口收发器U2；与主控制芯片U1的第2异步串口UART2相连的第2串口收发器U5；分别与主控制芯片U1的PCI接口相连的PCI桥片U3及网卡控制器U4；所述的串口收发器U5还通过RS422串口连接CPCI连接器J2；所述的网卡控制器U4还通过以太网口T连接CPCI连接器J2；所述的PCI桥片U3通过CPCI总线连接CPCI连接器J1；所述的串口收发器U2还连接维护串口J3；所述的可编程器件PLD还通过由主控制器和备用控制器共同构成的HA控制器的控制信号连接CPCI连接器J2。
所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器和备用控制器中的可编程器件PLD通过背板连线相互连接，其中，主控制器中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2与备用控制器中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2相互连接用来向对方输出自己的状态；主控制器中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2与备用控制器中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2相互连接用来监测对方的状态输出；主控制器中可编程器件PLD的脚BAK_AB与备用控制器中可编程器件PLD的脚BAK_BA相互连接用来向对方输出心跳信号；主控制器中可编程器件PLD的脚BAK_BA与备用控制器中可编程器件PLD的脚BAK_AB相互连接用来监测对方心跳信号。
一种紧凑型一体化冗余控制器，设置有两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器和备用控制器，所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器和备用控制器中的以太网口T通过背板连线相互连接，其中，主控制器和备用控制器中以太网口T的NET_TX端为百兆以太网向对方发送信号的发射端；NET_RX为百兆以太网接收对方所发出的信号的接收端；其中，每一控制器包括有：主控制芯片U1；分别同时与主控制芯片U1的地址总线和数据总线相连接的内存芯片SDRAM、闪存芯片FLASH、固件芯片BOOTROM和可编程器件PLD；与主控制芯片U1的第1异步串口UART1相连的第1串口收发器U2；与主控制芯片U1的第2异步串口UART2相连的第2串口收发器U5；分别与主控制芯片U1的PCI接口相连的PCI桥片U3及网卡控制器U4；所述的串口收发器U5还通过RS422串口连接CPCI连接器J2；所述的网卡控制器U4还通过以太网口T连接CPCI连接器J2；所述的PCI桥片U3通过CPCI总线连接CPCI连接器J1；所述的串口收发器U2还连接维护串口J3；所述的可编程器件PLD还通过由主控制器和备用控制器共同构成的HA控制器的控制信号连接CPCI连接器J2。
所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器和备用控制器中的可编程器件PLD通过背板连线相互连接，其中，主控制器中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2与备用控制器中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2相互连接用来向对方输出自己的状态；主控制器中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2与备用控制器中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2相互连接用来监测对方的状态输出；主控制器中可编程器件PLD的脚BAK_AB与备用控制器中可编程器件PLD的脚BAK_BA相互连接用来向对方输出心跳信号；主控制器中可编程器件PLD的脚BAK_BA与备用控制器中可编程器件PLD的脚BAK_AB相互连接用来监测对方心跳信号。
一种紧凑型一体化冗余控制器的控制方法，包括有主控制器和备用控制器的启动方法、备用控制器自动升级为主控制器的控制方法、以及当系统发生主控制器与备用控制器切换时的检验点协议控制方法，所述的当系统发生主控制器与备用控制器切换时，使主控制器能够及时的从备份数据中恢复到故障前应用程序的状态的检验点协议控制方法是由如下步骤完成：
(1)判断当前所处位置是否为主控制器槽？是进入第(2)步，否则进入第(9)步；
(2)初始化使自己成为主控制器；
(3)设置检验周期、设置检验数据大小；
(4)启动检验点协议发送进程；
(5)判断网络数据链路是否畅通，是进入第(7)步，否则进入第(6)步；
(6)启用串口发送进程；
(7)启用网络发送进程；
(8)根据检验周期定时向备用控制器发送需要备份的数据，然后返回第(5)步继续判断；
(9)如果第(1)步判断结果当前所处位置不是主控制器槽，则进行初始化使自己成为备控制器；
(10)设置检验周期、设置检验数据大小；
(11)启动检验点协议接收进程；
(12)判断网络数据链路是否畅通，是进入(13)步，否则进入(14)步；
(13)启用网络接收进程；
(14)启用串口接收进程；
(15)根据检验周期定时从主控制器接收需要备份的数据；
(16)监测主控制器是否正常，如果正常返回第(12)步继续判断；否则进入(17)步；
(17)监测主控制器不正常时，隔离主控制器自己升级为主控制器，使用备份的数据恢复应用程序，从而进入主控制器工作模式。
所述的主控制器和备用控制器的启动方法是由如下步骤完成：
(1)初始化全局变量；
(2)判断当前所处位置是否为主控制器槽？是进入第(3)步，否则进入第(7)步；
(3)使自己为主控制器；
(4)初始化主控制器资源；
(5)启动心跳检查进程：
(6)主控制器通过接口BAK_BA收到备用控制器心跳后，主控制器又通过接口BAK_AB定时给备用控制器送心跳，表示主控制器处于正常状态，并进入正常工作模式；
(7)当第(2)步判断当前所处位置不是主控制器槽时，延迟5秒；
(8)使自己为备用控制器；
(9)初始化备用控制器资源；
(10)启动心跳检查进程：
(11)备用控制器通过接口BAK_AB定时给主控制器送心跳，表示备用控制器处于正常状态，并进入正常工作模式。
所述的备用控制器自动升级为主控制器的控制方法是由如下步骤完成：
(1)在正常工作模式下判断本控制器是否为主控制器，是进入第(2)步，否则进入第(7)步；
(2)检测备用控制器心跳，并给备用控制器送本控制器的心跳；
(3)主控制器出现故障时停止给备用控制器送心跳；
(4)被备用控制器复位，重复备用控制器上电启动过程；
(5)初始化备用控制器资源；
(6)给主控制器送心跳，表示自己已准备好，并检测主控制器心跳，从而备用控制器进入正常工作模式；
(7)当判断本控制器不是主控制器时，检测对方控制器的心跳，并给对方控制器送自己的心跳；
(8)检测对方控制器心跳超时，复位对方控制器；
(9)复位本控制器在由主控制器和备用控制器共同构成的HA控制器的逻辑位置，将本控制器设为主控制器，并将此通知对方控制器；
(10)初始化主控制器资源；
(11)收到对方控制器的心跳，并将自己的心跳送给对方控制器，从而进入正常工作模式。
本发明的紧凑型一体化冗余控制器及其控制方法，可以将传统CPCI(紧凑型外围设备互联)系统的系统控制器升级为双余度备份系统，两个实体控制器互为监测和备份，从而解决了CPCI系统控制器容易出现单点故障的隐患，从而大大提升CPCI系统的可用性。其控制器在单一板卡上同时实现了冗余控制和系统控制，提高了集成度，降低了对系统槽位有限资源的需求，实现了系统的小型化。控制器同时实现了系统的热插拔控制，可以控制CPCI系统所有I/O的热插拔，可以实现系统任何外设的在线维护，可以大大降低宕机维护时间，从而实现系统长时间可靠运行。控制器之间能够相互监测和备份，HA(High Availability)功能同时支持心跳(heartbeat)协议和检验点(checkpoint)协议。
附图说明
图1是传统冗余控制器系统的设置结构；
图2是本发明的冗余控制器系统的设置结构；
图3是本发明的控制器构成框图；
图4是本发明的主控制器和备用控制器切换的端点连接结构示意图
图5是本发明的主控制器和备用控制器的启动流程；
图6是本发明的备用控制器自动升级为主控制器的控制流程；
图7是本发明的当系统发生主控制器与备用控制器切换时的检验点协议控制流程。
其中：
1：I/O槽位 2：CPCI背板
3：第一热插拔控制器 4：第二热插拔控制器
5：第一系统控制器 6：第二系统控制器
7：第一紧凑型一体化控制器 8：第二紧凑型一体化控制器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的紧凑型一体化冗余控制器做出详细说明。
紧凑型一体化冗余控制器(以下简称控制器)，是一种基于3UCPCI(紧凑型外围设备互联)技术的、冗余控制功能和系统控制功能一体的单板计算机板卡。控制器采用Freescale(飞思卡尔)高性能处理器MPC8245作为主控CPU，采用128兆字节ECC(ErrorCorrection Check，错误检测和纠正)内存。控制器采用RS422(RS422为一种标准协议，标准号为TIA/EIA-422-A)串口和百兆以太网作为检验点协议实现链路，这两种链路组成冗余链路，互相备份。控制器采用PLD可编程器件通过硬件实现心跳协议、槽位上下电等对可靠性要求较高的功能，进一步提高系统可用性。
如图2所示，本发明的紧凑型一体化冗余控制器，设置有两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器A和备用控制器B。
两个控制器才能组成一个完整的冗余控制系统，两个控制器处于同一段CPCI总线(紧凑型外围设备互联总线)。两个控制器一个处于主模式(成为主控制器)，一个处于备模式(成为备用控制器)，主控制器控制CPCI总线，备用控制器暂时脱离CPCI总线处于监听模式。主备控制器之间通过逻辑信号实现心跳协议(heartbeat)来互相监测。同时，备控制器通过一个串口和一个网口利用检验点协议(checkpoint)来定时和主控制器的应用数据进行同步。检验点协议的定时间隔可以用程序进行设定，检验数据块的大小同样可以用程序进行设定。
所述的心跳协议定义了监测设备活动的方法。设备以固定时间间隔送出表示自己活动的信号，如果该信号存在则说明该设备处以活动状态，该信号不存在则说明该设备死机。类似于心脏的跳动，因此称为心跳协议。
所述的检验点协议定义了两个设备间状态互相备份的方法。设备A将自己的状态数据以固定时间间隔通过数据链路送给设备B做备份。一旦设备A出现故障，设备B可以通过该备份数据来快速回复到设备A故障前的状态。
当备控制利用心跳协议发现主控制器工作不正常时，备用控制器主动复位或关闭主控制器使主控制器从CPCI总线脱离，然后自己升级为主控制器并控制CPCI总线，从而获取整个装置所有设备的控制权。同时，利用之前利用检验点协议备份的应用数据将应用程序恢复到故障前一时刻。
如图3所示，其中，每一控制器包括有：主控制芯片U1；分别同时与主控制芯片U1的地址总线L1和数据总线L2相连接的内存芯片SDRAM、闪存芯片FLASH、固件芯片BOOTROM和可编程器件PLD；与主控制芯片U1的第1异步串口UART1相连的第1串口收发器U2；与主控制芯片U1的第2异步串口UART2相连的第2串口收发器U5；分别与主控制芯片U1的PCI(外围设备互联)接口相连的PCI桥片U3及网卡控制器U4；所述的串口收发器U5还通过RS422串口连接CPCI连接器J2；所述的网卡控制器U4还通过以太网口T连接CPCI连接器J2；所述的PCI桥片U3通过CPCI总线连接CPCI连接器J1；所述的串口收发器U2还连接维护串口J3；所述的可编程器件PLD还通过HA控制信号连接CPCI连接器J2。
在本实施例中，主控制芯片U1采用型号为MPC8245的CPU芯片；内存芯片SDRAM采用型号为MT48LC16M16A2TG-75的芯片；闪存FLASH采用型号为TE28F128J3C150的芯片；固件BOOTROM采用型号为AM29LV040B的芯片；可编程器件PLD采用型号为EPM3256ATI144的芯片；第1串口收发器U2型号为MAX3232；第2串口收发器U5型号为MAX3491；PCI桥片U3型号为PCI2050；网卡控制器型号为82559ER；
控制器HA部分的功能实现是整个控制器的关键。一个采用该控制器的CPCI系统有两个控制器板，一主一备。根据需要由HA功能模块来进行主备切换，HA功能模块在硬件上由三部分组成，如图4所示，是由两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器A和备用控制器B中的可编程器件PLD通过背板连线相互连接而构成。其中，3对LVTTL信号：主控制器A中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2与备用控制器B中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2相互连接用来向对方输出自己的状态；主控制器A中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2与备用控制器B中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2相互连接用来监测对方的状态输出；主控制器A中可编程器件PLD的脚BAK_AB与备用控制器B中可编程器件PLD的脚BAK_BA相互连接用来向对方输出心跳信号；主控制器A中可编程器件PLD的脚BAK_BA与备用控制器B中可编程器件PLD的脚BAK_AB相互连接用来监测对方心跳信号。
所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器A和备用控制器B中的RS422串口通过背板连线相互连接，其中，主控制器A和备用控制器B中RS422串口的RS422_TX端为向对方发送信号的发射端，RS422_RX端为接收对方所发出信号的接收端。
所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器A和备用控制器B中的以太网口T通过背板连线相互连接，其中，主控制器A和备用控制器B中以太网口T的NET_TX端为百兆以太网向对方发送信号的发射端；NET_RX为百兆以太网接收对方所发出的信号的接收端。
本发明的紧凑型一体化冗余控制器的控制方法，包括有主控制器和备用控制器的启动方法、备用控制器自动升级为主控制器的控制方法、以及当系统发生主控制器与备用控制器切换时的检验点协议控制方法。
心跳协议只用到了3对LVTTL信号。系统上电后，进行如图5所示的主控制器和备用控制器的启动程序由如下步骤完成：
(1)初始化全局变量：g_Master和g_Slave；
(2)判断当前所处位置是否为主控制器槽？是进入第(3)步，否则进入第(7)步；
(3)使自己为主控制器；
(4)初始化主控制器资源：初始化HA控制逻辑进入主模式、使能PCI桥片；
(5)启动心跳检查进程：
(6)主控制器通过接口BAK_RA收到备用控制器心跳后，主控制器又通过接口BAK_AB定时给备用控制器送心跳，表示主控制器处于正常状态，并进入正常工作模式；
(7)当第(2)步判断当前所处位置不是主控制器槽时，延迟5秒；
(8)使自己为备用控制器；
(9)初始化备用控制器资源：初始化HA控制逻辑进入备模式，禁止PCI桥片和GSMR串口；
(10)启动心跳检查进程：
(11)备用控制器通过接口BAK_AB定时给主控制器送心跳，表示备用控制器处于正常状态，并进入正常工作模式。
如果当前主控制器出现故障，当前备用控制器则会自动升级为主控制器
如图6所示，所述的备用控制器自动升级为主控制器的控制方法是由如下步骤完成：
(1)在正常工作模式下判断本控制器是否为主控制器，是进入第(2)步，否则进入第(7)步；
(2)检测备用控制器心跳，并给备用控制器送本控制器的心跳；
(3)主控制器出现故障时停止给备用控制器送心跳；
(4)被备用控制器复位，重复备用控制器上电启动过程；
(5)初始化备用控制器资源：初始化HA控制逻辑进入备模式，禁止PCI桥片和GSMR串口；
(6)给主控制器送心跳，表示自己已准备好，并检测主控制器心跳，从而备用控制器进入正常工作模式；
(7)当判断本控制器不是主控制器时，检测对方控制器的心跳，并给对方控制器送自己的心跳；
(8)检测对方控制器心跳超时，复位对方控制器，写PLD中的对方控制器逻辑复位寄存器来，最终控制对方控制器的BD_SEL#信号来实现。BD_SEL#信号在PICMG2.1规范中有定义；
(9)复位本控制器在由主控制器和备用控制器共同构成的HA控制器的逻辑位置，将本控制器设为主控制器，并将此通知对方控制器；
(10)初始化主控制器资源：HA控制逻辑、PCI桥片和GSMR控制器串口；
(11)收到对方控制器的心跳，并将自己的心跳送给对方控制器，从而进入正常工作模式。
检验点协议主要用于应用程序关键数据的互相备份，当系统由于故障而发生主备控制器切换时，能够及时的从备份数据中恢复到故障前应用程序的状态。
检验点协议需要在主、备控制器中各开辟一段内存用来存放应用程序的关键数据，该段内存大小为4KB-32KB范围内可定义。数据备份的默认链路为以太网，RS422串口作为以太网的备份链路。正常工作时，主控制器定时(1-16秒，定时间隔程序可设)将应用程序关键数据通过数据备份链路(以太网或RS422串口)写入备控制器指定区域。一旦系统发生故障，备用控制器升级为主控制器，并自动根据自己内存中该区域的数据恢复应用程序，从而达到高可靠的目的。
如图7所示，所述的当系统发生主控制器与备用控制器切换时，使主控制器能够及时的从备份数据中恢复到故障前应用程序的状态的检验点协议控制方法是由如下步骤完成：
(1)判断当前所处位置是否为主控制器槽？是进入第(2)步，否则进入第(9)步；
(2)初始化使自己成为主控制器，初始化HA控制逻辑进入主模式、使能PCI桥片；
(3)设置检验周期，通常为1-16秒，可选2的整数次幂；设置检验数据大小为：4-32KB，可选2的整数次幂；
(4)启动检验点协议发送进程；
(5)判断网络数据链路是否畅通，是进入第(7)步，否则进入第(6)步；
(6)启用串口发送进程；
(7)启用网络发送进程；
(8)根据检验周期定时向备用控制器发送需要备份的数据，然后返回第(5)步继续判断；
(9)如果第(1)步判断结果当前所处位置不是主控制器槽，则进行初始化使自己成为备控制器；
(10)设置检验周期、设置检验数据大小；
(11)启动检验点协议接收进程；
(12)判断网络数据链路是否畅通，是进入(13)步，否则进入(14)步；
(13)启用网络接收进程；
(14)启用串口接收进程；
(15)根据检验周期定时从主控制器接收需要备份的数据；
(16)监测主控制器是否正常，如果正常返回第(12)步继续判断；否则进入(17)步；
(17)监测主控制器不正常时，隔离主控制器自己升级为主控制器，使用备份的数据恢复应用程序，从而进入主控制器工作模式。
Claims (7)
1.一种紧凑型一体化冗余控制器，其特征在于，设置有两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器(A)和备用控制器(B)，所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器(A)和备用控制器(B)中的RS422串口通过背板连线相互连接，其中，主控制器(A)和备用控制器(B)中RS422串口的RS422_TX端为向对方发送信号的发射端，RS422_RX端为接收对方所发出信号的接收端；其中，每一控制器包括有：主控制芯片U1；分别同时与主控制芯片U1的地址总线(L1)和数据总线(L2)相连接的内存芯片SDRAM、闪存芯片FLASH、固件芯片BOOTROM和可编程器件PLD；与主控制芯片U1的第1异步串口UART1相连的第1串口收发器U2；与主控制芯片U1的第2异步串口UART2相连的第2串口收发器U5；分别与主控制芯片U1的PCI接口相连的PCI桥片U3及网卡控制器U4；所述的串口收发器U5还通过RS422串口连接CPCI连接器J2；所述的网卡控制器U4还通过以太网口T连接CPCI连接器J2；所述的PCI桥片U3通过CPCII总线连接CPCI连接器J1；所述的串口收发器U2还连接维护串口J3；所述的可编程器件PLD还通过由主控制器(A)和备用控制器(B)共同构成的HA控制器的控制信号连接CPCI连接器J2。
2.根据权利要求1所述的紧凑型一体化冗余控制器，其特征在于，所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器(A)和备用控制器(B)中的可编程器件PLD通过背板连线相互连接，其中，主控制器(A)中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2相互连接用来向对方输出自己的状态；主控制器(A)中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2相互连接用来监测对方的状态输出；主控制器(A)中可编程器件PLD的脚BAK_AB与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚BAK_BA相互连接用来向对方输出心跳信号；主控制器(A)中可编程器件PLD的脚BAK_BA与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚BAK_AB相互连接用来监测对方心跳信号。
3.一种紧凑型一体化冗余控制器，其特征在于，设置有两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器(A)和备用控制器(B)，所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器(A)和备用控制器(B)中的以太网口T通过背板连线相互连接，其中，主控制器(A)和备用控制器(B)中以太网口T的NET_TX端为百兆以太网向对方发送信号的发射端；NET_RX为百兆以太网接收对方所发出的信号的接收端；其中，每一控制器包括有：主控制芯片U1；分别同时与主控制芯片U1的地址总线(L1)和数据总线(L2)相连接的内存芯片SDRAM、闪存芯片FLASH、固件芯片BOOTROM和可编程器件PLD；与主控制芯片U1的第1异步串口UART1相连的第1串口收发器U2；与主控制芯片U1的第2异步串口UART2相连的第2串口收发器U5；分别与主控制芯片U1的PCI接口相连的PCI桥片U3及网卡控制器U4；所述的串口收发器U5还通过RS422串口连接CPCI连接器J2；所述的网卡控制器U4还通过以太网口T连接CPCI连接器J2；所述的PCI桥片U3通过CPCI总线连接CPCI连接器J1；所述的串口收发器U2还连接维护串口J3；所述的可编程器件PLD还通过由主控制器(A)和备用控制器(B)共同构成的HA控制器的控制信号连接CPCI连接器J2。
4.根据权利要求3所述的紧凑型一体化冗余控制器，其特征在于，所述的两个结构完全相同且可相互替换使用的主控制器(A)和备用控制器(B)中的可编程器件PLD通过背板连线相互连接，其中，主控制器(A)中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2相互连接用来向对方输出自己的状态；主控制器(A)中可编程器件PLD的脚STS_1、STS_2与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚CTL_1、CTL_2相互连接用来监测对方的状态输出；主控制器(A)中可编程器件PLD的脚BAK_AB与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚BAK_BA相互连接用来向对方输出心跳信号；主控制器(A)中可编程器件PLD的脚BAK_BA与备用控制器(B)中可编程器件PLD的脚BAK_AB相互连接用来监测对方心跳信号。
5.一种紧凑型一体化冗余控制器的控制方法，包括有主控制器和备用控制器的启动方法、备用控制器自动升级为主控制器的控制方法、以及当系统发生主控制器与备用控制器切换时的检验点协议控制方法，其特征在于，所述的当系统发生主控制器与备用控制器切换时，使主控制器能够及时的从备份数据中恢复到故障前应用程序的状态的检验点协议控制方法是由如下步骤完成：
(1)判断当前所处位置是否为主控制器槽？是进入第(2)步，否则进入第(9)步；
(2)初始化使自己成为主控制器；
(3)设置检验周期、设置检验数据大小；
(4)启动检验点协议发送进程；
(5)判断网络数据链路是否畅通，是进入第(7)步，否则进入第(6)步；
(6)启用串口发送进程；
(7)启用网络发送进程；
(8)根据检验周期定时向备用控制器发送需要备份的数据，然后返回第(5)步继续判断；
(9)如果第(1)步判断结果当前所处位置不是主控制器槽，则进行初始化使自己成为备控制器；
(10)设置检验周期、设置检验数据大小；
(11)启动检验点协议接收进程；
(12)判断网络数据链路是否畅通，是进入(13)步，否则进入(14)步；
(13)启用网络接收进程；
(14)启用串口接收进程；
(15)根据检验周期定时从主控制器接收需要备份的数据；
(16)监测主控制器是否正常，如果正常返回第(12)步继续判断；否则进入(17)步；
(17)监测主控制器不正常时，隔离主控制器自己升级为主控制器，使用备份的数据恢复应用程序，从而进入主控制器工作模式。
6.根据权利要求5所述的紧凑型一体化冗余控制器的控制方法，其特征在于，所述的主控制器和备用控制器的启动方法是由如下步骤完成：
(1)初始化全局变量；
(2)判断当前所处位置是否为主控制器槽？是进入第(3)步，否则进入第(7)步；
(3)使自己为主控制器；
(4)初始化主控制器资源；
(5)启动心跳检查进程：
(6)主控制器通过接口BAK_BA收到备用控制器心跳后，主控制器又通过接口BAK_AB定时给备用控制器送心跳，表示主控制器处于正常状态，并进入正常工作模式；
(7)当第(2)步判断当前所处位置不是主控制器槽时，延迟5秒；
(8)使自己为备用控制器；
(9)初始化备用控制器资源；
(10)启动心跳检查进程：
(11)备用控制器通过接口BAK_AB定时给主控制器送心跳，表示备用控制器处于正常状态，并进入正常工作模式。
7.根据权利要求5所述的紧凑型一体化冗余控制器的控制方法，其特征在于，所述的备用控制器自动升级为主控制器的控制方法是由如下步骤完成：
(1)在正常工作模式下判断本控制器是否为主控制器，是进入第(2)步，否则进入第(7)步；
(2)检测备用控制器心跳，并给备用控制器送本控制器的心跳；
(3)主控制器出现故障时停止给备用控制器送心跳；
(4)被备用控制器复位，重复备用控制器上电启动过程；
(5)初始化备用控制器资源；
(6)给主控制器送心跳，表示自己已准备好，并检测主控制器心跳，从而备用控制器进入正常工作模式；
(7)当判断本控制器不是主控制器时，检测对方控制器的心跳，并给对方控制器送自己的心跳；
(8)检测对方控制器心跳超时，复位对方控制器；
(9)复位本控制器在由主控制器和备用控制器共同构成的HA控制器的逻辑位置，将本控制器设为主控制器，并将此通知对方控制器；
(10)初始化主控制器资源；
(11)收到对方控制器的心跳，并将自己的心跳送给对方控制器，从而进入正常工作模式。
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