CN109558278A - 一种基于dsp与cpld的双余度cpu控制板 - Google Patents

一种基于dsp与cpld的双余度cpu控制板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，包括主板和备板，两者互相独立，备板为主板的热备份CPU控制板，主板和备板通过RS422总线3交互故障状态信息和切换指令；主板和备板通过离散量采集模块和模拟量采集模块同时获取飞机上设备的离散量和模拟量；备板上的CPLD器件通过两根离散量输出线连接到主板的CPLD器件上，用于复位主板。本发明是一种利用冗余备分提高系统可靠性的技术方案，针对系统中的关键部件进行备份，当关键部件故障时，隔离故障部件，启用备用部件，保证系统正常运行，提高系统可靠性等级。

Description

一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板
技术领域
本发明涉及余度切换控制，属于嵌入式计算机控制领域，具体涉及一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板。
背景技术
飞控计算机通过总线控制配电管理机，实现管理飞机上用电设备的用电状态。配电管理机作为机上重要的电源分配管理设备，控制着机上大多数设备的供电接通与断开。配电管理机的故障状态直接影响着飞机的飞行安全。
现有技术中，飞控计算机的配电管理机一般采用一块控制板进行配电管理控制。控制板的总线模块、采集模块、控制模块作为一个整体，其中任意一个部件的失效都会引起机上供电系统的正常运行，影响飞机的飞行安全。
发明内容
本发明的目的：
本发明的目的是提出一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，通过冗余技术提高飞控计算机配电管理机的可靠性。
本发明采取的技术方案为：
一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，包括主板和备板，两者互相独立，备板为主板的热备份CPU控制板；
双余度CPU控制板对外数据发送时，若主板有效，主板通过GJB289A总线、RS422总线1周期性的向飞控计算机发送内容一致的监控信息和工作状态信息，主板通过RS422总线2向飞参记录仪周期性发送监控和工作状态信息，主板通过CAN总线驱动SSPC模块接通与断开，通过离散量输出控制信号控制继电器和接触器的接通与断开；若备板有效，备板通过RS422总线1周期性的向飞控计算机发送内容一致的监控信息和工作状态信息，备板通过RS422总线2向飞参记录仪周期性发送监控和工作状态信息，备板通过CAN总线驱动SSPC模块接通与断开，通过离散量输出控制信号控制继电器和接触器的接通与断开；
双余度CPU控制板对外数据接收时，主板通过GJB289A总线、RS422总线1周期性的接收飞控计算机发送的控制指令信息；备板通过RS422总线1周期性的接收飞控计算机发送的控制指令信息；
主板和备板通过RS422总线3交互故障状态信息和切换指令；
主板和备板通过离散量采集模块和模拟量采集模块同时获取飞机上设备的离散量和模拟量；
备板上的CPLD器件通过两根离散量输出线连接到主板的CPLD器件上，用于复位主板。
其特征在于，RS422总线1是GJB289A总线的备份总线。
其特征在于，若主板从RS422总线1获取到切换指令，则主板忽略从GJB289A总线收到的切换指令。
其特征在于，备板收到RS422总线3发来的切换指令指令500ms后，若备板仍未获取控制离散量输出控制权，则强制启用备板控制输出，同时复位主板，此后备板工作，主板处于复位状态。
其特征在于，备板复位主板方式是，备板通过CPLD的两根离散量输出线，输出3个脉冲信号，主板CPLD收到该脉冲信号后，主板CPLD逻辑控制禁止RS422总线1、2、3输出和CAN总线输出，同时将离散量输出清0，主板复位不再工作。
本发明的有益效果：
本发明的基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，在配电管理机设置两块CPU控制板，并进行冗余切换条件设计，通过冗余技术提高了飞控计算机配电管理机的可靠性，同时还可以通过飞控计算机进行人工远程切换。
附图说明
图1是本发明硬件原理框图
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
本发明的基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，如图1所示，具有两种切换模式：自动切换模式与远程命令切换模式。
主板故障后的自动切换模式下，主板自动切换到备板条件：在主板GJB289A故障，切到主板RS422总线1。当主板RS422总线1故障，在主备板握手通讯正常且备板正常的情况下，可以切换到备板。
自动切换模式下，具体实施方式如下：满足自动切换条件后，主板通过握手通讯发送给备板切换指令0xAA，主板失去控制权，主板不执行通过RS422总线1和GJB289A总线接收的指令，主板禁止通过RS422总线1向飞控、禁止通过RS422总线2向飞参发送数据。备CPU板收到切换指令0xAA后，备板拥有控制权，备板执行通过RS422总线1接收的飞控指令，备板通过RS422总线1向飞控、通过RS422总线2向飞参发送数据。
GJB289A总线判故逻辑逻辑，满足如下任意条件：
a)上电15s后，进入连续10拍的校验和、帧计数故障判断逻辑。
b)上电15s内，收到正确的数据帧，校验和正确，可以提前进入连续10拍的校验和、帧计数故障判断逻辑；
c)收到GJB289A禁止位的帧，只检测检验和，但不检测帧计数，也不执行GJB289A总线数据指令；
d)收到GJB289A使能位的帧，检测校验和和帧计数；
e)收到GJB289A禁止位的帧，持续90s，也认为GJB289A故障。
f)收到GJB289A收到一拍正确的数据就恢复正常；
RS422总线1总线判故逻辑逻辑，满足如下任意条件：
a)主板CPU监测到RS422总线1连续2s收不到数据；
b)接收到连续10拍RS422总线1数据帧校验和错误；
c)连续10拍RS422总线1数据帧计数错误；
f)收到RS422总线一拍正确的数据故障就恢复正常；
收到飞控计算机切换指令后的远程命令切换模式下，具体过程如下：
a)收到飞控计算机主切备指令后，主板通过握手通讯发送给备板切换指令0x11，主板失去控制权，同时，禁止主板执行飞控通过RS422总线1和GJB289A总线发送的指令，禁止主板通过RS422总线1向飞控发送数据、禁止主板通过RS422总线2向飞参发送数据。备板拥有控制权，备板向飞控、飞参发送数据；
备板收到主切备指令500ms后，备板仍未获取控制离散量输出控制权，则强制启用备板控制输出，同时复位主板，此后备板工作，主板处于复位状态；
备板复位主板方式是，备板通过CPLD的两根离散量输出线，输出3个脉冲信号。主板CPLD收到该脉冲信号后，主板CPLD逻辑控制禁止RS422总线1、2、3输出、CAN总线输出、离散量输出清0，控制主板复位不再工作。
b)收到备切主指令后，备板通过握手通讯发送给主板切换指令0x11，备板失去控制权，备板禁止向飞控、飞参发送数据。主板优先执行飞控GJB289A的总线数据，若GJB289A总线故障，执行飞控RS422的总线数据。主板可向飞控、飞参发送数据。主板有控制权时，不执行备切主指令；备板有控制权时，不执行主切备指令。
c)只执行飞控通过RS422总线1发送的切换指令。忽略GJB289A总线上的切换指令。
d)在主板有控制权情况下，不执行备切主指令；在备板有控制权情况下，不执行主切备指令。
切换过程中的状态保持：备板通过握手总线收到0xAA或0x11后，执行握手帧中主板的SSPC接通状态指令和离散量输出状态。以后，正常执行备板RS422总线1指令。主板通过握手总线收到0x11后，执行握手帧中备板的SSPC接通状态指令和IO输出状态。以后，正常执行主板GJB289A总线指令。
人工切换指令发送时机：在飞控计算机检测到主板GJB289A总线和RS422总线1均故障的情况下，可发送主切备指令。

Claims (5)

1.一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，包括主板和备板，两者互相独立，备板为主板的热备份CPU控制板；
双余度CPU控制板对外数据发送时，若主板有效，主板通过GJB289A总线、RS422总线1周期性的向飞控计算机发送内容一致的监控信息和工作状态信息，主板通过RS422总线2向飞参记录仪周期性发送监控和工作状态信息，主板通过CAN总线驱动SSPC模块接通与断开，通过离散量输出控制信号控制继电器和接触器的接通与断开；若备板有效，备板通过RS422总线1周期性的向飞控计算机发送内容一致的监控信息和工作状态信息，备板通过RS422总线2向飞参记录仪周期性发送监控和工作状态信息，备板通过CAN总线驱动SSPC模块接通与断开，通过离散量输出控制信号控制继电器和接触器的接通与断开；
双余度CPU控制板对外数据接收时，主板通过GJB289A总线、RS422总线1周期性的接收飞控计算机发送的控制指令信息；备板通过RS422总线1周期性的接收飞控计算机发送的控制指令信息；
主板和备板通过RS422总线3交互故障状态信息和切换指令；
主板和备板通过离散量采集模块和模拟量采集模块同时获取飞机上设备的离散量和模拟量；
备板上的CPLD器件通过两根离散量输出线连接到主板的CPLD器件上，用于复位主板。
2.如权利要求1所述的一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，其特征在于，RS422总线1是GJB289A总线的备份总线。
3.如权利要求2所述的一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，其特征在于，若主板从RS422总线1获取到切换指令，则主板忽略从GJB289A总线收到的切换指令。
4.如权利要求3所述的一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，其特征在于，备板收到RS422总线3发来的切换指令指令500ms后，若备板仍未获取控制离散量输出控制权，则强制启用备板控制输出，同时复位主板，此后备板工作，主板处于复位状态。
5.如权利要求4所述的一种基于DSP与CPLD的双余度CPU控制板，其特征在于，备板复位主板方式是，备板通过CPLD的两根离散量输出线，输出3个脉冲信号，主板CPLD收到该脉冲信号后，主板CPLD逻辑控制禁止RS422总线1、2、3输出和CAN总线输出，同时将离散量输出清0，主板复位不再工作。
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