CN107894826A - 一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法 - Google Patents

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王卫东
范超
王建生
陈国�
张伟栋
湛文韬
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Abstract

本发明一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法属于综合核心处理机安全性技术领域。本发明基于机载综合核心处理机组成，针对处理机安全性需求，提出了机载综合核心处理机主电源掉电时的信息安全保护方案、控制流程、具体实现，并经过长期试验验证，试验表明本发明保证了机载综合核心处理机主电源掉电时，处理机从正常工作模式转换到降级工作模式转换序列的完整性，实现信息安全保护，从而提高了飞机航电系统的安全性、可用性。

Description

一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法
技术领域
本发明一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法属于综合核心处理机安全性技术领域。
背景技术
机载综合核心处理机是航电任务系统的核心处理平台，实现了航电系统传感器数据融合、任务系统数据处理、信号处理、图像处理和系统存储等功能，具有可扩展能力强、功能高度综合、二级维护、支持备份重构及降级重构等特点；机载综合核心处理机软件包括模块支持层、操作系统层和应用层，其中应用层的系统管理完成系统初始化、正常运行、系统重构和系统关机的整个过程的控制，实现机载综合核心处理机的可靠安全运行。
机载综合核心处理机供电电气连接如图1所示，图中PSM1、PSM2为电源模块，两模块采用余度方式为整个处理机供电，两PSM模块的主电源故障信号与各LRM模块互连。IOM1、IOM2为输入输出模块，为整个系统的控制器，它通过专用通信接口分别与PSM连接,两IOM为热备份工作方式。机载综合核心处理机采用主电源、28V直流辅助电源相结合的供电方式，其中主电源为整个机载综合核心处理机供电，28V辅助电源仅为IOM模块供电，该电源为不间断供电电源。当主电源故障时，机载综合核心处理机从正常工作模式转换为降级工作模式，在降级模式下，核心处理机仅实现航电系统状态查询、基本显示控制等功能，当飞机主电源恢复后，系统转仍换到正常工作模式。
机载综合核心处理机主电源掉电状态转移图如图2所示。
发明内容
本发明的目的：本发明用于机载综合核心处理机主电源掉电的安全性设计技术，保证机载综合核心处理机主电源掉电时，系统从正常工作模式转换到降级工作模式转移序列的完整性，确保主电源掉电处理过程中的信息安全保护，从而提高飞机航电系统的安全性、可用性。
本发明的技术方案：一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法，所述方法基于机载综合核心处理机，所述处理机包括电源模块，输入输出模块和其余功能模块；电源模块为机载综合核心处理机各功能模块供电，输入输出模块作为所述处理机的系统控制器，并提供通用输入输出功能；输入输出模块和其余功能模块通过主电源故障信号线与电源模块连接；所述处理机采用主电源、直流辅助电源相结合的供电方式，其中主电源为整个处理机供电，直流辅助电源仅为输入输出模块供电，直流辅助电源为不间断供电电源；当主电源故障时，所述处理机从正常工作模式转换为降级工作模式，在降级工作模式下，所述处理机仅实现航电系统状态查询、基本显示控制功能；当飞机主电源恢复正常后，所述处理机转换到正常工作模式；所述方法采取以下步骤：
1)主电源电压检测电路监视主电源状态，当主电源故障时，检测电路输出主电源故障信号；
2)当主电源故障信号有效时，在机载综合核心处理机各功能模块中，主电源故障信号触发中断；
3)输入输出模块响应中断后进入降级工作方式，运行降级状态下的软件；其余功能模块响应中断后不进行状态转换，仅进行掉电信息保护操作，所述保护操作包括保存关键任务数据和系统参数、文件系统数据写回以及关闭文件系统；
4)主电源恢复正常后，所述处理机根据步骤3中保存的信息恢复正常工作。
主电源故障信号为地/开信号，低电平有效，采用集电极开路逻辑，各电源模块主电源故障信号直接相连，当一个电源模块主电源故障信号有效时，则底板主电源故障信号有效，在各功能模块触发中断。
本发明的优点是：
1、本发明可适用于各种高安全崁入式信息处理系统，应用面广；
2、本发明利用了航电设备配置的用于支持飞机空/地转换的储能电容，硬件结构极简单、易实现、可靠性高；
3、本发明适应能力强，当系统规模较大，配置较多的电源模块时，仍可使用本方案；
4、本发明可应用于新研系统以及已有系统改造。
附图说明
图1机载综合核心处理机供电电气图。
图2机载综合核心处理机主电源掉电状态转移图。
其中，IOM为输入输出模块英文缩写。
PSM为电源模块英文缩写。
LRM为现场可更换模块英文缩写。
具体实施方式：
一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法，所述方法基于机载综合核心处理机，所述处理机包括电源模块，输入输出模块和其余功能模块；电源模块为机载综合核心处理机各功能模块供电，输入输出模块作为所述处理机的系统控制器，并提供通用输入输出功能；输入输出模块和其余功能模块通过主电源故障信号线与电源模块连接；所述处理机采用115VAC电源、直流辅助电源相结合的供电方式，其中115VAC为整个处理机供电，直流辅助电源仅为输入输出模块供电，直流辅助电源为不间断供电电源；当115VAC故障时，所述处理机从正常工作模式转换为降级工作模式，在降级工作模式下，所述处理机仅实现航电系统状态查询、基本显示控制功能；当飞机115VAC电源恢复正常后，所述处理机转换到正常工作模式；所述方法采取以下步骤：
1)交流电压检测电路监视115VAC电源状态，当115VAC电源故障时，检测电路输出主电源故障信号；
2)当主电源故障信号有效时，在机载综合核心处理机各功能模块中，主电源故障信号触发中断；
3)输入输出模块响应中断后进入降级工作方式，运行降级状态下的软件；其余功能模块响应中断后不进行状态转换，仅进行掉电信息保护操作，所述保护操作包括保存关键任务数据、系统参数以及文件系统数据写回和关闭文件系统；
4)115VAC电源恢复正常后，所述处理机根据步骤3中保存的信息恢复正常工作。
主电源故障信号为地/开信号，低电平有效，采用集电极开路逻辑，各电源模块主电源故障信号直接相连，当任一电源模块主电源故障信号有效时，则底板主电源故障信号有效，在各功能模块触发中断。
下面结合附图对本发明进行进一步详细的说明。
本方案的机载综合核心处理机主电源掉电状态转移图如图2所示；整个状态转移图包含S0、S1、S2、S3四个状态，其中S0为关机状态；S1为处理机正常工作模式状态；在S2状态下，电源模块发出主电源故障信号，启动各模块进行系统参数与关键任务数据保存、文件系统数据回写以及关闭文件系统等操作，该状态为瞬态；S3为降级工作模式状态，在该状态下，依靠二级航电网络，保证航电系统的基本显示与控制功能，该状态为稳态；当飞机主电源恢复后，系统恢复到正常工作模式。
飞机主电源故障后，采用用于支持飞机航电设备空/地转换配置的储能电容所储能量为机载综合核心处理机供电；所述处理机功能高度综合，功耗达1千瓦；受飞机航电设备体积、储能电容制造工艺和容量、成本以及可制造性的制约，储能电容仅能为机载综合核心处理机提供50ms供电时间；为缩短自飞机主电源故障到核心处理机各功能模块完成信息安全保护操作的时间，在电源模块内设计主电源监视逻辑和主电源故障硬线信号，当飞机主电源故障时，主电源监视逻辑即刻产生主电源故障信号，该信号在各功能模块内触发中断，各功能模响应中断、进行信息保存操作，然后系统转换到降级工作模式，完成自正常工作模式到降级工作模式的转换。
机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法设计如下：
a.交流电源检测电路监视115VAC电源状态，当115VAC电源故障时，检测电路产生主电源故障信号；
b.主电源故障信号为+5V地/开信号，低电平有效，采用集电极开路逻辑，各电源模块主电源故障信号直接相连，当一个电源模块主电源故障信号有效时，则底板主电源故障信号有效，在各功能模块中触发中断；
c.IOM1、IOM2分别为系统的控制器以及备份系统控制器，响应中断后进入降级工作方式，运行降级状态下的软件，其余功能模块不进行状态转换，仅进行信息保存操作；
d.系统保存的信息包括关键任务数据、系统参数以及文件系统数据写回和关闭文件系统；各功能模块并行执行信息保存操作，故机载综合核心处理机信息保存时间较短。
本发明已经经过了多年的试验验证；试验验证表明本发明能够很好地解决机载综合核心处理机掉电信息安全保护问题，确保了系统的主电源掉电信息安全。

Claims (2)

1.一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法，其特征在于，所述方法基于机载综合核心处理机，所述处理机包括电源模块，输入输出模块和其余功能模块；输入输出模块和其余功能模块通过主电源故障信号线与电源模块连接；所述处理机采用主电源、直流辅助电源相结合的供电方式，其中主电源为整个处理机供电，直流辅助电源仅为输入输出模块供电，直流辅助电源为不间断供电电源；当主电源故障时，所述处理机从正常工作模式转换为降级工作模式，在降级工作模式下，所述处理机仅实现航电系统状态查询、基本显示控制功能；当飞机主电源恢复正常后，所述处理机转换到正常工作模式；所述方法采取以下步骤：
1)主电源电压检测电路监视主电源状态，当主电源故障时，检测电路输出主电源故障信号；
2)当主电源故障信号有效时，在机载综合核心处理机各功能模块中，主电源故障信号触发中断；
3)输入输出模块响应中断后进入降级工作方式，运行降级状态下的软件；其余功能模块响应中断后不进行状态转换，仅进行掉电信息保护操作，所述保护操作包括保存关键任务数据、系统参数以及文件系统数据写回和关闭文件系统；
4)主电源恢复正常后，所述处理机根据步骤3中保存的信息恢复正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种机载综合核心处理机掉电信息安全保护方法，其特征在于，主电源故障信号为地/开信号，低电平有效，采用集电极开路逻辑，各电源模块主电源故障信号直接相连，当任一电源模块主电源故障信号有效时，则底板主电源故障信号有效，在各功能模块中触发中断。
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