CN106326055A - 一种机载防撞系统的软硬件死机检测及复位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机载防撞系统的软硬件死机检测及复位方法。针对TCASII机载防撞系统采取硬件看门狗技术与软件看门狗技术，以及软硬件结合的看门狗技术，通过检测CPU模块和软件进程是否有喂狗动作，进行实时监控以及及时复位，能够及时监控到TCASII机载防撞系统故障，能及时在线复位，使故障在线解除，增强机载防撞设备的可靠性。

Description

一种机载防撞系统的软硬件死机检测及复位方法
技术领域
本发明涉及一种机载防撞系统的软硬件死机检测及复位方法，特别是涉及一种适用于TCASII机载防撞系统的软硬件死机检测及复位方法。
背景技术
TCASII是一个综合化机载防撞系统，主要用于为飞机提供空中安全分隔保证，达到防碰撞的目的。通过询问、接收、处理其他飞机应答机的回答信号，对周围的其他飞机进行监视，并计算监视范围内其他飞机相对本机的飞行趋势，给出交通告警和决断告警建议。
TCASII机载防撞系统本身的功能很多，数据处理极其复杂，因此保证TCASII机载防撞系统的稳定性和正确性，是关系到机载防撞系统能否正常工作的关键。因此当TCASII机载防撞系统由于各种情况出现软件死循环或者硬件出现CPU死机等情况时，整个TCASII机载防撞系统将失效，直接影响整个防撞系统的使用，影响飞机的安全。
现有的技术中，TCASII机载防撞系统缺少看门狗系统，致使当飞机在复杂电磁环境或者恶劣气候条件下，由于电磁干扰或者单粒子反转，引起软件进入死循环或者CPU进入死机状态，无法恢复的情况下，没有有效的检测和恢复机制，进而造成TCASII机载防撞系统失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机载防撞系统因软件死循环或硬件出现CPU死机等情况所引起的整个系统失效时，能够在短时间内对其进行检测和恢复的软硬件检测及复位方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种机载防撞系统的硬件死机检测及复位方法，具体方法步骤为：
一、机载防撞系统启动；
二、判断在T1秒时间内CPU模块是否有对硬件看门狗模块的喂狗动作，如果是，则进入下一步；如果否，则硬件看门狗模块给CPU模块复位信号使CPU模块进入复位，进入上一步；
三、当CPU模块给出第一次喂狗信号后，硬件看门狗模块开启喂狗检测定时器，CPU模块按照设置的喂狗定时周期时间阈值T2秒开始周期性喂狗动作，每T2秒进行一次喂狗动作，如果硬件看门狗模块在规定周期时间阈值T3秒内都能收到喂狗信号，则硬件看门狗模块持续运行；否则，如果硬件看门狗模块在某个规定周期时间阈值T3秒内未能收到喂狗信号，则进入下一步；
四、硬件看门狗模块对CPU模块给出复位信号，使CPU模块复位，进入步骤一；
所述T3大于等于T2。
在机载防撞系统中设置硬件看门狗模块，将机载防撞系统中每个独立的CPU模块的复位线连接到硬件看门狗模块。CPU模块与硬件看门狗模块之间为一对一的关系或者多对一的关系。对CPU模块设计喂狗机制，当CPU模块在规定阈值内没有喂狗动作，采取复位措施。
在步骤二中，如果在T1秒内CPU模块有对硬件看门狗模块的喂狗动作（第一次喂狗动作），则说明CPU模块已经正常启动完成，同时正式启动硬件看门狗模块，则CPU模块能够以该喂狗动作为时间基准统一硬件看门狗模块和CPU模块的时间基准，从而开始以喂狗周期T2秒周期性喂狗动作。
在步骤三中，如果硬件看门狗模块在规定周期时间内收到CPU模块的喂狗动作，则说明CPU模块现在正常，则继续监测。如果硬件看门狗模块在某个喂狗周期时间阈值T2内未收到喂狗动作，并且再超过最大周期时间阈值T3秒后仍然没有收到喂狗动作，则说明出现CPU异常。该T3时间可以为T2，也就是说同周期阈值时间T2相同，也可以取大于T2的任意值，根据实际情况而定。
如果在规定条件阈值T3或者T1内，硬件看门狗模块未收到CPU模块的喂狗动作，则对CPU模块进行复位。
所述方法还包括，在步骤二中，设置硬件看门狗模块给CPU模块进行复位的复位次数阈值M，当CPU模块的复位次数达到该阈值M时，CPU模块还是未对硬件看门狗模块给出喂狗动作，则硬件看门狗模块给出最后一次CPU模块复位信号，进入异常处理机制；所述M为大于等于1的自然数。
所述异常处理机制为：硬件看门狗模块不再给出复位信号，不再检测CPU模块的喂狗动作，不再给出复位信号，记录故障到指定位置。待其他共用CPU模块读取记录到看门狗日志中。
所述方法还包括，当看门狗硬件模块完成每次对CPU模块的复位信号触发后，进行复位信号记录，CPU模块启动后，读取该记录，并将该情况记录到看门狗监控日志中。
所述方法还包括，至少有两个CPU模块共用一个硬件看门狗模块，两个CPU模块之间通过双端口RAM或者其他方式进行通信；第一CPU模块定时检测第二CPU模块发送来的特定数据，并进行数据统计，当第一CPU模块连续N个数据发送周期收不到第二CPU模块的数据信号后，第一CPU模块获取硬件看门狗模块关于第二CPU模块的记录数据，将该记录数据以及该故障发生时间写入故障记录文件，并向硬件看门狗发送复位第二CPU模块的复位命令；反之，亦然；
硬件看门狗模块根据第一CPU模块发送的复位命令，给第二CPU模块复位信号；第二CPU模块接收到硬件看门狗发送的复位信号后，自动复位；第一CPU模块继续监视第二CPU模块信号，如果接收到第二CPU模块数据信号，则恢复正常工作，将特殊数据标志位置位，记录CPU间通信恢复正常；如果收不到第二CPU模块数据信号，则说明故障，流程结束；第一CPU读取硬件看门狗相关记录，并记录到看门狗日志中；
所述N为大于等于2的自然数。反之，第二CPU模块能够对第一CPU模块采取同样的措施。
一种机载防撞系统的软件死机检测及复位方法，设置软件看门狗程序，具体方法步骤为，
A、软件看门狗程序周期性检测所关注软件进程的喂狗情况，当连续K个周期未监测到所关注的某个软件进程的喂狗动作，则进入下一步；
B、删除该软件进程，重新创建该软件进程并初始化该软件进程的相关变量，并进入步骤A。
所述方法还包括，在步骤B中，同时将此故障记录及发生时间记录到故障记录文件。
所述方法还包括，在步骤B中，检测重新创建的软件进程是否创建成功，如果创建成功再进入步骤A，否则再重新创建该任务进程并初始化相关变量，并继续检测该创建的任务进程是否成功，如果创建成功则进入步骤A，如果重新创建L次后仍然未创建成功，则报机载防撞系统故障，不再继续创建；所述L为大于等于1的自然数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对TCASII机载防撞系统采取硬件看门狗技术与软件看门狗技术，以及软硬件结合的看门狗技术，进行实时监控以及及时复位，能够及时监控到TCASII机载防撞系统故障，能及时在线复位，使故障在线解除，增强机载防撞设备的可靠性。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的硬件看门狗方案示意图。
图2为本发明其中一实施例的硬件看门狗方法流程图。
图3为本发明其中一实施例的两个CPU模块对应一个硬件看门狗方案示意图。
图4为本发明其中一实施例的两个CPU模块对应一个硬件看门狗方法流程图。
图5为本发明其中一实施例的软件看门狗方案示意图。
图6为本发明其中一实施例的软件看门狗方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例1
如图1和图2所示，在本具体实施例中，以TCASII机载防撞系统为例，采用FPGA复位CPU的方式实现硬件看门狗模块。
一种机载防撞系统的硬件死机检测及复位方法，具体方法步骤为：
一、机载防撞系统启动；
二、判断在T1秒时间内CPU模块是否有对硬件看门狗模块的喂狗动作，如果是，则进入下一步；如果否，则硬件看门狗模块给CPU模块复位信号使CPU模块进入复位，进入上一步；
三、当CPU模块给出第一次喂狗信号后，硬件看门狗模块开启喂狗检测定时器，CPU模块按照设置的喂狗定时周期时间阈值T2秒开始周期性喂狗动作，每T2秒进行一次喂狗动作，如果硬件看门狗模块在规定周期时间阈值T3秒内都能收到喂狗信号，则硬件看门狗模块持续运行；否则，如果硬件看门狗模块在某个规定周期时间阈值T3秒内未能收到喂狗信号，则进入下一步；
四、硬件看门狗模块对CPU模块给出复位信号，使CPU模块复位，进入步骤一；
在本具体实施例中，所述T3为T2的4倍，T1=30，T2=1，T3=4。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，所述方法还包括，在步骤二中，设置硬件看门狗模块给CPU模块进行复位的复位次数阈值M，当CPU模块的复位次数达到该阈值M时，CPU模块还是未对硬件看门狗模块给出喂狗动作，则硬件看门狗模块给出最后一次CPU模块复位信号，进入异常处理机制；所述M为大于等于1的自然数。在本具体实施例中，M=1，也就是说，如果第二个T1秒后，CPU模块仍然没有任何喂狗动作，则给出最后一次CPU模块复位信号，进入异常处理。
所述异常处理机制为：硬件看门狗模块不再检测CPU模块的喂狗动作，即不再给出复位信号，记录故障到指定位置。在多CPU模块共用看门狗模块中，正常的CPU模块可以完成对该记录的读取工作，并将该记录记录到看门狗监控日志中。
具体实施例3
在具体实施例1或2的基础上，所述方法还包括，当看门狗硬件模块完成每次对CPU模块的复位信号触发后，进行复位信号记录，CPU模块启动后，读取该记录，并将该情况记录到看门狗监控日志中。
具体实施例4
如图3和图4所示，所述方法还包括，至少有两个CPU模块共用一个硬件看门狗模块，两个CPU模块之间通过双端口RAM或者其他方法进行通信；第一CPU模块（在本具体实施例中为CPUA）定时检测第二CPU模块（在本具体实施例中为CPUB）发送来的特定数据，并进行数据统计，当第一CPU模块连续N个数据发送周期收不到第二CPU模块的数据信号后，第一CPU模块获取硬件看门狗模块关于第二CPU模块的记录数据，将该记录数据以及该故障发生时间写入故障记录文件，并向硬件看门狗发送复位第二CPU模块的复位命令；
硬件看门狗模块根据第一CPU模块发送的复位命令，给第二CPU模块复位信号；第二CPU模块接收到硬件看门狗发送的复位信号后，自动复位；第一CPU模块继续监视第二CPU模块信号，如果接收到第二CPU模块数据信号，则恢复正常工作，将特殊数据标志位置位，记录CPU间通信恢复正常；如果收不到第二CPU模块数据信号，则说明故障，流程结束；CPU1读取硬件看门狗相关记录，并记录到看门狗日志中。
所述N为大于等于2的自然数。在本具体实施例中，N=3。
具体实施例5
如图5和图6所示的机载防撞系统的软件死机检测及复位方法，设置软件看门狗程序，具体方法步骤为，
A、软件看门狗程序周期性检测所关注软件进程的喂狗情况，当连续K个周期未监测到所关注的某个软件进程的喂狗动作，则进入下一步；
B、删除该软件进程，重新创建该软件进程并初始化该软件进程的相关变量，并进入步骤A。
在本具体实施中，K=3。
具体实施例6
在具体实施例5的基础上，所述方法还包括，在步骤B中，同时将此故障记录已经发生时间记录到故障记录文件。
具体实施例7
在具体实施例5或者6的基础上，所述方法还包括，在步骤B中，检测重新创建的软件进程是否创建成功，如果创建成功再进入步骤A，否则再重新创建该任务进程并初始化相关变量，并继续检测该创建的任务进程是否成功，如果创建成功则进入步骤A，如果重新创建L次后仍然未创建成功，则报机载防撞系统故障，不再继续创建；所述L为大于等于1的自然数。在本具体实施例中，L=1。

Claims (8)

1.一种机载防撞系统的硬件死机检测及复位方法，具体方法步骤为：
一、机载防撞系统启动；
二、判断在T1秒时间内CPU模块是否有对硬件看门狗模块的喂狗动作，如果是，则进入下一步；如果否，则硬件看门狗模块给CPU模块复位信号使CPU模块进入复位，进入上一步；
三、当CPU模块给出第一次喂狗信号后，硬件看门狗模块开启喂狗检测定时器，CPU模块按照设置的喂狗定时周期时间阈值T2秒开始周期性喂狗动作，每T2秒进行一次喂狗动作，如果硬件看门狗模块在规定周期时间阈值T3秒内都能收到喂狗信号，则硬件看门狗模块持续运行；否则，如果硬件看门狗模块在某个规定周期时间阈值T3秒内未能收到喂狗信号，则进入下一步；
四、硬件看门狗模块对CPU模块给出复位信号，使CPU模块复位，进入步骤一；
所述T3大于等于T2。
2.根据权利要求1所述的硬件死机检测及复位方法，所述方法还包括，在步骤二中，设置硬件看门狗模块给CPU模块进行复位的复位次数阈值M，当CPU模块的复位次数达到该阈值M时，CPU模块还是未对硬件看门狗模块给出喂狗动作，则硬件看门狗模块给出最后一次CPU模块复位信号，进入异常处理机制；所述M为大于等于1的自然数。
3.根据权利要求2所述的硬件死机检测及复位方法，所述异常处理机制为：硬件看门狗模块不再给出复位信号。
4.根据权利要求1到3之一所述的硬件死机检测及复位方法，所述方法还包括，当看门狗硬件模块完成每次对CPU模块的复位信号触发后，进行复位信号记录，CPU模块启动后，读取该记录，并将该情况记录到看门狗监控日志中。
5.根据权利要求1所述的硬件死机检测及复位方法，所述方法还包括，至少有两个CPU模块共用一个硬件看门狗模块，两个CPU模块之间通过双端口RAM或者其他方式进行通信；第一CPU模块定时检测第二CPU模块发送来的特定数据，并进行数据统计，当第一CPU模块连续N个数据发送周期收不到第二CPU模块的数据信号后，第一CPU模块获取硬件看门狗模块关于第二CPU模块的记录数据，将该记录数据以及该故障发生时间写入故障记录文件，并向硬件看门狗发送复位第二CPU模块的复位命令；反之，亦然；
硬件看门狗模块根据第一CPU模块发送的复位命令，给第二CPU模块复位信号；第二CPU模块接收到硬件看门狗发送的复位信号后，自动复位；第一CPU模块继续监视第二CPU模块信号，如果接收到第二CPU模块数据信号，则恢复正常工作，将特殊数据标志位置位，记录CPU间通信恢复正常；如果收不到第二CPU模块数据信号，则说明故障，流程结束；第一CPU读取硬件看门狗相关记录，并记录到看门狗日志中；
所述N为大于等于2的自然数。
6.一种机载防撞系统的软件死机检测及复位方法，设置软件看门狗程序，具体方法步骤为，
A、软件看门狗程序周期性检测所关注软件进程的喂狗情况，当连续K个周期未监测到所关注的某个软件进程的喂狗动作，则进入下一步；
B、删除该软件进程，重新创建该软件进程并初始化该软件进程的相关变量，并进入步骤A。
7.根据权利要求6所述的软件死机检测及复位方法，所述方法还包括，在步骤B中，同时将此故障记录及发生时间记录到故障记录文件。
8.根据权利要求6或7所述的软件死机检测及复位方法，所述方法还包括，在步骤B中，检测重新创建的软件进程是否创建成功，如果创建成功再进入步骤A，否则再重新创建该任务进程并初始化相关变量，并继续检测该创建的任务进程是否成功，如果创建成功则进入步骤A，如果重新创建L次后仍然未创建成功，则报机载防撞系统故障，不再继续创建；所述L为大于等于1的自然数。
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