CN105471653A - 一种机载双通道无缝切换方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机载双通道无缝切换方法及系统，用于对具有总线控制器的1553B总线网络构型系统进行余度管理，属于飞机计算机总线余度管理技术。当总线网络中总线控制器发生故障，总线控制器设备能够检测到自身处于故障状态，自动发起总线控制器切换，将原本的总线控制器设备变为备份控制角色，并通过机间CCDL发送指令，使原本的备份总线控制器设备变成控制器角色。在整个切换过程中为了保证在总线的无控制状态中，总线数据处于安全的静默状态，采用应用层与驱动层双切换指令来交互控制切换过程，达到切换过程中没有意外数据的输出抖动。本发明提供的机载双通道无缝切换方法及系统，增加了系统总线的可靠性。

Description

一种机载双通道无缝切换方法及系统
技术领域
本发明属于飞机计算机总线余度管理技术，具体涉及一种机载双通道无缝切换方法及系统。
背景技术
总线管理技术是现代工业自动化技术发展的关键技术之一，在多种发展中的多种类型总线中，1553B总线指令/响应方式执行数据传输的总线类型作为其中的一种，得到了广泛的应用。指令响应类总线采用唯一的总线控制器(BCBusController)作为执行建立和启动数据传输任务的终端，其他终端(RTRemoteTerminal)是用户子系统到数据总线上的接口，它在BC的控制下接收发送信息。因此在具有BC的总线类型中，若BC故障，会使终端设备丧失调度指令，导致整条总线通讯崩溃，由于BC的关键性，往往采取多备份总线控制器BBC(backBC)的备份技术。当BC发生故障，可以由一个担任BBC角色的RT发生BBC/BC切换，来夺取总线的控制权，重新恢复总线数据通讯。在某些特定总线中BBC可以不止1个。但是，总线工作过程中，BBC如何得知BC故障是BBC夺取总线控制权的先决条件，传统方法需要人为根据外部表象判断总线工作状态，通过手动开关进行BC切换。该方法需要人为参与判断，导致总线无法及时恢复正常工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种机载双通道无缝切换方法及系统，用于对具有总线控制器的1553B总线网络构型系统进行余度管理，BC可以检测到自身处于故障状态，无法承担目前的角色，则自动发起BC切换，切换为BBC角色运行，并通过机间CCDL总线，要求另一台设备自动切换为BC角色，在运行过程中，分离总线属性表与总线通讯表，将总线切换控制与总线收发控制分离在两个不同的程序模块中，通过这两个模块间的握手交互，实现了BC切换过程中1553B总线的静默，达到无缝要求。
本发明第一方面提供了一种机载双通道无缝切换方法，包含以下步骤：
步骤一、判断设备在当前控制器状态下，工作是否正常，若工作不正常，或者接收到另一控制器发送来的角色转换指令时，一方面将所述当前控制器的收发属性表修改为另一控制器的收发属性表，并发送中止总线收发指令，另一方面向另一台控制器发送相应的角色转换指令，其中，所述控制器包括总线控制器和备份总线控制器；
步骤二、当前控制器接收到中止总线收发指令后，将总线收发器初始化为另一控制器的状态工作帧，并加载另一控制器的总线通讯表；
步骤三、判断所述总线收发器初始化及加载总线通讯表是否完成，若完成，则发送恢复总线收发指令，若未完成，则重复步骤二。
优选的是，所述判断设备在当前控制器状态下，工作是否正常包括周期性的读取当前控制器的数据包，若连续10个周期内没有接收到当前控制器的数据包，则判断其工作不正常。
在上述方案中优选的是，所述角色转换指令在总线控制器与备份总线控制器之间通过控制器机间CCDL总线传输。
本发明另一方面提供了一种机载双通道无缝切换系统，包括控制器机间CCDL总线、1553B总线的总线控制器以及1553B总线的备份总线控制器，所述总线控制器和所述备份总线控制器结构一致，均包括：
指令收发模块，用于接收或发送所述总线控制器与所述备份总线控制器之间的角色转换指令；
状态判断模块，用以判断设备处于当前控制器状态下，工作是否正常，所述当前控制器为所述总线控制器与所述备份总线控制器中的任一个；
切换控制模块，控制所述总线控制器与所述备份总线控制器之间的切换；
总线收发模块，用于执行总线收发器的初始化、加载总线通讯表，同时控制总线的通讯中止及通讯恢复；
收发属性表，存储收发数据的数据包标识、数据包长短以及数据包使用属性；
总线通讯表，以1553B总线协议形式规定了总线控制器或者备份总线控制器中的数据传输信息；
其中，所述控制器机间CCDL总线，用于传递所述总线控制器与备份总线控制器之间的角色转换指令。
优选的是，所述收发属性表存储在切换控制模块。
在上述方案中优选的是，所述总线通讯表存储在总线收发模块中。
本发明实现了在1553B总线的BC/BBC自动无缝切换,在没有外界干预的情况下，实现对自身运行状态的周期性检测，检测到故障时、发起BC切换，完成系统网络重构，实现了一台设备上同时兼顾BC和BBC的总线角色；该方法实现了在切换过程中总线的信息静默，达到无缝要求，保证了数据安全；该方法设计对硬件依赖性小，易于移植，增加了系统总线的可靠性。
附图说明
图1为本发明机载双通道无缝切换系统的一优选实施例的BC/BBC切换示意图。
图2为图1所示实施例的状态判断模块示意图。
图3为图1所示实施例的切换控制模块示意图。
图4为图1所示实施例的总线收发模块示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明的目的是提供一种对1553B指令/响应类总线控制器的自动无缝切换技术。用于实现BC在发生故障时，将原本的BC设备变为备份控制角色BBC，并通过机间CCDL发送指令，使原本的BBC设备变成控制器角色BC，保持总线数据通讯，并且在此过程中保证总线数据安全。
本系统包括指令收发模块、状态判断模块、切换控制模块、总线收发模块、收发属性表以及总线通讯表，如图1所示。
首先需要说明的是，BC为总线控制器，BBC为备份总线控制器，所述收发属性表为BC/BBC收发属性表，总线通讯表为BC/BBC总线通讯表。本实施例中，状态判断模块、切换控制模块位于系统应用层，而总线收发模块位于系统驱动层，收发属性表，存储收发数据的数据包标识、数据包长短以及数据包使用属性，总线通讯表，以1553B总线协议形式规定了总线控制器或者备份总线控制器中的数据传输信息。
图2及图3中的MBI是多路传输总线通信接口，本实施例中特指1553B总线的系统工作状态。
本实施例中，指令收发模块是角色装换指令收发模块，通常驻留在主CPU中运行，是应用程序的一部分，通过机间CCDL总线，专门完成接收来自另一台设备要求进行角色转换的指令，或者发送给另一台设备要求进行角色转换的信号，当设备接收到该指令时，则提出进行BC/BBC角色转换的需求。可以理解的是，BC/BBC角色转换是指总线控制器向备份总线控制器转换，或者，备份总线控制器向总线控制器的转换，以下不再强调。
状态判断模块是设备当前工作状态判断模块，通常驻留在主CPU中运行，是应用程序的一部分，状态判断模块如图2所示，对于BC设备，判断是否收到过BC独有的周期数据包、曾经正常工作，且连续10个周期没有接收到BC独有的周期数据包，且没有任何RT设备在线，则提出BC转换为BBC角色的需求；对于BBC设备，判断连续10个周期没有接收到BBC独有的周期数据包，则提出BBC转换为BC角色的需求。
需要说明的是，以上描述了状态判断模块的两个重要步骤：
一是提出当前设备的角色转换需求，另一方面提出了另一台控制设备的角色转换需求，从而完成系统网络重构，实现了一台设备上同时兼顾BC和BBC的总线角色的功能。如图2所示，假设BC设备出现问题，其一方面调动本BC设备上的其它模块进行角色转换的同时，还向BBC设备发送要求BBC设备进行角色转换的指令。据此，可以理解该指令同时具有判断功能----即断设备在当前控制器状态下工作不正常，或者接收到另一控制器发送来的角色转换指令时才进行角色转换。
需要说明的是，判断设备在当前控制器状态下，工作是否正常包括周期性的读取当前控制器的数据包，若连续10个周期内没有接收到当前控制器的数据包，则判断其工作不正常。
可以理解的是，指令收发模块周期性读取另一台BC/BBC设备的角色转换指令，包括BC转换为BBC和BBC转换为BC两种；同理，状态判断模块周期性地分析当前设备的接收数据包、判断工作状态；切换控制模块周期的向总线收发模块查询当前设备的工作状态，包括BC和BBC两种状态，以下再描述切换控制模块时将不再赘述。
本实施例中，切换控制模块是切换核心控件，通常驻留在主CPU中运行，是应用程序的一部分。也可以是单独的总线控制芯片，专门完成总线控制和切换过程。自动切换控制模块如图3所示，接收来自指令收发模块和状态判断模块需要进行BC/BBC切换的需求命令，发起总线收发器的切换过程，在这个过程中对输出数据进行维持保护，以达到总线上数据的无缝。在进行切换的同时，同时向指令收发模块发送要求另一台设备切换为BC或者BBC，即当前设备若切换为BC，则发送指令要求另一台设备切换为BBC，若当前设备切换为BBC，则发指令要求另一台设备切换为BC。
BC与BBC之间的切换在切换控制模块，其主要为收发属性表的修改。
BC/BBC收发属性表为软件构件，主要描述的是在BC状态下或在BBC状态下的通讯信息标志号。其形式可以是两个同结构的数组、结构体或者是二进制文件。其内容包括该指令/响应型总线在BC控制角色的收发报文标识列表以及在BBC角色下的收发标识列表。用于在发生切换时，整体替换当前使用的通讯表内容，以达到总线收发切换的功能，通过该方法可以使同一套软件在两台不同角色的设备中实现互换。
总线收发模块是指令/响应总线的控制器，作为BC/BBC切换的部件，它可以担当BC或者BBC两个角色，并在两个角色之间进行转换。收发器可以直接是简单的总线协议芯片搭接的收发器件，也可以是具有独立控制CPU的总线收发子卡。作为响应应用程序切换指令的执行机构，收发器应当根据初始化指令以及初始化参数进行切换，根据初始化参数选择BC/BBC通讯表进行初始化。在接到初始化指令到完成初始化过程中，收发器将控制数据输出不再更新，采用上一拍数据进行重复刷新。完成初始化后，收发器向应用层上报初始化结果，应用层根据自身软件切换状态结合初始化结果进行判断，决定是否恢复通讯，当切换控制模块BC/BBC收发属性表切换完成并且总线收发模块初始化完成，则发送恢复通讯指令，否则维持总线静默。收发器根据恢复通讯指令更新数据，恢复输出，完成切换过程。
可以理解的是，为达到无缝要求，本实施例通过在切换过程中总线的信息静默来完成，具体的，如图4所示，总线收发模块周期查询由切换控制模块发送的中止总线收发指令，当收到中止总线收发指令时，总线收发模块停止所有总线通讯，直到接收到切换控制模块下发的恢复通讯指令；切换控制模块周期查询总线收发模块发来的初始化完成信号，当收到初始化完成信号时，切换控制模块向总线收发模块发送恢复通讯指令，使总线通讯开始恢复。
本发明实现了在1553B总线的BC/BBC自动无缝切换,在没有外界干预的情况下，实现对自身运行状态的周期性检测，检测到故障时、发起BC切换，完成系统网络重构，实现了一台设备上同时兼顾BC和BBC的总线角色；该方法实现了在切换过程中总线的信息静默，达到无缝要求，保证了数据安全；该方法设计对硬件依赖性小，易于移植，具有很强的推广价值。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种机载双通道无缝切换方法，用于对具有总线控制器的1553B总线网络构型系统进行余度管理，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一、判断设备在当前控制器状态下，工作是否正常，若工作不正常，或者接收到另一控制器发送来的角色转换指令时，一方面将所述当前控制器的收发属性表修改为另一控制器的收发属性表，并发送中止总线收发指令，另一方面向另一台控制器发送相应的角色转换指令，其中，所述控制器包括总线控制器和备份总线控制器；
步骤二、当前控制器接收到中止总线收发指令后，将总线收发器初始化为另一控制器的状态工作帧，并加载另一控制器的总线通讯表；
步骤三、判断所述总线收发器初始化及加载总线通讯表是否完成，若完成，则发送恢复总线收发指令，若未完成，则重复步骤二。
2.如权利要求1所述的机载双通道无缝切换方法，其特征在于：所述判断设备在当前控制器状态下，工作是否正常包括周期性的读取当前控制器的数据包，若连续10个周期内没有接收到当前控制器的数据包，则判断其工作不正常。
3.如权利要求1所述的机载双通道无缝切换方法，其特征在于：所述角色转换指令在总线控制器与备份总线控制器之间通过控制器机间CCDL总线传输。
4.一种机载双通道无缝切换系统，其特征在于，包括控制器机间CCDL总线、1553B总线的总线控制器以及1553B总线的备份总线控制器，所述总线控制器和所述备份总线控制器结构一致，均包括：
指令收发模块，用于接收或发送所述总线控制器与所述备份总线控制器之间的角色转换指令；
状态判断模块，用以判断设备处于当前控制器状态下，工作是否正常，所述当前控制器为所述总线控制器与所述备份总线控制器中的任一个；
切换控制模块，控制所述总线控制器与所述备份总线控制器之间的切换；
总线收发模块，用于执行总线收发器的初始化、加载总线通讯表，同时控制总线的通讯中止及通讯恢复；
收发属性表，存储收发数据的数据包标识、数据包长短以及数据包使用属性；
总线通讯表，以1553B总线协议形式规定了总线控制器或者备份总线控制器中的数据传输信息；
其中，所述控制器机间CCDL总线，用于传递所述总线控制器与备份总线控制器之间的角色转换指令。
5.如权利要求4所述的机载双通道无缝切换系统，其特征在于：所述收发属性表存储在切换控制模块。
6.如权利要求4所述的机载双通道无缝切换系统，其特征在于：所述总线通讯表存储在总线收发模块中。
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