CN104572356A - 一种模块余度的综合处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种模块余度的综合处理系统，系统包括处理机，由机箱和内部功能模块构成；内部功能模块包括电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块、公共接口模块以及母板模块；电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块均分别与公共接口模块和母板模块连接；电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块均采用1+1备份形式。本发明一种模块余度的综合处理系统体系结构，用于解决车载综合化过程中对物理综合、功能综合、资源共享及高可用性等方面的问题，实现任务执行集中化、信息处理综合化、操作控制人性化、高度集成，高可靠性，高实时性等要求。

Description

一种模块余度的综合处理系统

技术领域

本发明属于嵌入式处理系统技术在车载电子综合化领域的应用，尤其是一种支持模块1+1余度备份的综合处理系统。

背景技术

当前随着特种车辆车载电子系统不断需要高度集成和综合化，需要实现一套典型的车载综合核心数据处理系统，实现任务执行集中化、信息处理综合化、操作控制人性化、高度集成，高可靠性，高实时性等要求。

以往的车辆电子系统中存在多个分立式电子处理部件，信息互联困难，功能综合程度低，随着车载系统功能的迅速提高，亟需一套综合处理机来满足车载电子系统综合化的需要。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种模块余度的综合处理系统体系结构，用于解决车载综合化过程中对物理综合、功能综合、资源共享及高可用性等方面的问题，实现任务执行集中化、信息处理综合化、操作控制人性化、高度集成，高可靠性，高实时性等要求。

本发明的技术解决方案是：一种模块余度的综合处理系统，所述系统包括处理机，由机箱和内部功能模块构成；其特征在于：所述内部功能模块包括电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块、公共接口模块以及母板模块；所述电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块均分别与公共接口模块和母板模块连接；所述电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块均采用1+1备份形式。

上述电源模块是两块相同电源模块采用集中式冗余备份供电。

上述中央处理器模块实现任务调度执行，任务存储分发，解算数据记录等功能；并实现车炮长键盘鼠标RS422接口，以及1553B总线接口。

上述实时控制模块是两个相同模块，实现双余度备份接口传输，实现RS422，信号，车载总线信号，模拟量输入采集，离散量输入输出接口。

上述多媒体处理模块是两个相同模块来实现双余度备份，完成图形生成、视频切换、叠加、压缩、记录、图像自动跟踪解算及语音告警功能。

本发明模块余度的综合处理系统，用于解决车载综合化过程中对物理综合、功能综合、资源共享及高可用性等方面的问题，实现任务执行集中化、信息处理综合化、操作控制人性化、高度集成，高可靠性，高实时性等要求。

附图说明

图1是本发明模块余度的综合处理系统结构示意图；

图2是各个模块上所配置的软件和应用示意图；

图3是系统工作流程图；

图4是电源模块原理框图；

图5通用处理模块系统结构示意图；

图6是实时控制模块结构示意图；

图7是多媒体模块原理示意图；

图8是公共接口模块原理示意图；

具体实施方式

本发明模块余度的综合处理系统架构结构具体实现如下：VIDP硬件主要包括处理机一台，由机箱和内部功能模块构成。为实现系统功能需求和冗余备份功能，电源模块采用1+1备份、中央处理器模块采用1+1备份，实时控制模块采用1+1备份、多媒体模块采用1+1备份形式，参见图1。资源分配采用本地管理加开设共享区的方式实现数据共享,备份选通采用模块级选通形式；

电源模块：采用1+1结构供电模式，即采用两块相同电源模块采用集中式冗余备份供电形式，模块设计原理见图4；

中央处理器模块，采用1+1的方式备份，实现任务调度执行，任务存储分发，解算数据记录等功能，并实现车炮长键盘鼠标RS422接口，以及1553B总线接口，模块设计原理见图5；

实时控制模块：采用两块同样模块来实现双余度备份接口传输，实现RS422，信号，车载总线信号，模拟量输入采集，离散量输入输出等接口，模块设计原理见图6；

多媒体处理模块：采用两块同样模块来实现双余度备份，其功能是图形生成、视频切换、叠加、压缩、记录、图像自动跟踪解算及语音告警功能，模块设计原理见图7；

公共接口模块：用于对双余度输入输出信号进行选通切换，负责cPCI总线仲裁以及实现以太网交换模块的功能，模块设计原理见图8；

母板模块：提供CPCI底版连接。

对应软件典型配置如下(典型配置，不限于此)：基于硬件结构，各个功能模块上分别运行自己的程序(操作系统、应用程序、系统管理和BIT测试程序)，模块之间不存在同步和互斥的问题，只是备份模块要定时备份执行模块上的数据(由系统管理软件实现)，便于在执行模块发生故障时，备份模块可以接替执行。

软件规模成倍增加，各个应用任务之间的交联关系更是日趋复杂，因此，除了采用高性能CPU处理器外，还需配备具有分区功能的嵌入式实时操作系统进行应用任务管理。

在CPM1和CPM2模块上，提供模块支持层软件(MSL)，并驻留有ACoreOS 653操作系统、系统管理和应用程序。

在MDM1和MDM2模块上，提供板级支持包(BSP)，并驻留有ACoreOS 1.1操作系统、系统管理和应用程序。

在RCM1和RCM2模块上，也可无操作系统，仅驻留系统管理和应用程序。

软件架构示意见图2。

系统正常上电工作时，工作流程设计如下：

1)给VIDP整机通入+28V电源后，接通AAP信号，使VIDP内部电源开始工作，输出+5V,+12V,-12V电压，给VIDP内部各个模块加电工作；

2)各个模块加电后各自进行上电测试，上电初始化，保存各自自检结果，通过采集ID号识别自己的槽位；

3)默认0号槽位的CPM1自检正常时获得cPCI的系统控制板地位，CPM1向各个模块查询上电自检结果并按照制定格式存储记录。

4)CPM1模块启动任务分区管理，将任务程序通过PCI总线加载至各个模块，各模块启动应用程序；

5)各模块均自检正常的情况下，默认使用CPM1，RCM1，MDM1执行任务，在应用程序执行过程中，执行任务的模块定期向其备份模块转发执行状态数据信息，并且其自身资源按照指定周期进行自检测，将报告给各自的备份模块和主控模块，如CPM1报告给CPM2，RCM1报告给RCM2；同时接收人工命令，判断是否需要进行某种模块的切换工作；

6)如果没有按时转发，或者按时上报或者上报故障信息，或者有人工命令要求，其备份模块可通过控制硬件信号将故障模块关闭，并使其从cPCI总线上断开，以免影响cPCI总线，自身按照最近一次收到的执行状态数据信息开始执行，并通过cPCI总线控制PIM模块进行信号选通，将输入输出信号选通为自己的模块信号,达到备份冗余的效果，并将本次故障信息、备份操作情况按照制定格式记录，以供调用查看分析；

7)备份模块在监控执行模块状态的同时，也需进行周期自检测，并报告个执行模块，当不能按时上报或者上报有故障信息时，执行模块也可通过控制硬件信号将故障模块关闭，并使其从cPCI总线上断开，以免影响cPCI总线，然后通知当时的主控模块(CPM1或者CPM2)；

8)当主控模块出现备份切换时，应及时通知各个从设备模块；

9)备份冗余策略考虑按照模块级备份，即当有模块存在故障，系统切换至其备份模块工作，原因分析：各种接口资源大多在本地模块利用，如RCM模块接口数据在基板DSP模块上进行控制解算，MDM模块是将自身生成的图形与自身接口接收到的视频信息进行叠加切换，图形追踪，而自身模块不便于访问操作其备份模块的接口资源，所以应该采用模块级备份。

Claims (5)

1.一种模块余度的综合处理系统，所述系统包括处理机，由机箱和内部功能模块构成；其特征在于：所述内部功能模块包括电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块、公共接口模块以及母板模块；所述电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块均分别与公共接口模块和母板模块连接；所述电源模块、中央处理器模块、实时控制模块、多媒体模块均采用1+1备份形式。

2.根据权利要求1所述的模块余度的综合处理系统，其特征在于：所述电源模块是两块相同电源模块采用集中式冗余备份供电。

3.根据权利要求1所述的模块余度的综合处理系统，其特征在于：所述中央处理器模块实现任务调度执行，任务存储分发，解算数据记录等功能；并实现车炮长键盘鼠标RS422接口，以及1553B总线接口。

4.根据权利要求1所述的模块余度的综合处理系统，其特征在于：所述实时控制模块是两个相同模块，实现双余度备份接口传输，实现RS422，信号，车载总线信号，模拟量输入采集，离散量输入输出接口。

5.根据权利要求1所述的模块余度的综合处理系统，其特征在于：所述多媒体处理模块是两个相同模块来实现双余度备份，完成图形生成、视频切换、叠加、压缩、记录、图像自动跟踪解算及语音告警功能。