CN110928217A - 一种应用于航空电热控制系统的cpu三余度表决电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其中，表决电路包括处理器电路将本组表决电路的输出信号和其余两组表决电路的输出信号发送给逻辑处理电路；位置识别电路将位置状态传输给逻辑处理电路；每组电路的握手信号电路输出握手信号，分别给其余两组表决电路；逻辑处理电路接收位置识别电路的信号，接收其余两组表决电路的握手信号，并输出握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，对工作状态判断，并对三个电路处理器的输出进行表决，采用三选二的表决机制，根据表决结果进行输出。发明三个电路中的故障电路，避免了双余度体系误切换的缺点，提高了产品可靠性。

Description

一种应用于航空电热控制系统的CPU三余度表决电路
技术领域
本发明属于数字集成电路IP核技术领域，更具体地涉及一种IP核超长路径可组合证明系统。
背景技术
随着多电飞机的发展趋势，电加热控制系统在机上的应用越来越多，常规航空电加热控制系统余度设计，通常采用自动模式和手动模式两种余度实现，自动模式下常采用双余度控制策略，有两个处理器模块，同一时刻其中一块工作，另一块备份，两块处理器模块通过通讯和硬线信号交联，当工作处理器模块发生故障时，将故障处理器模块进行切换到备份处理器模块，双处理器模块的关键是正确的切换，由于处理器模块的故障模式不可能全部被本处理器模块和另一块处理器模块检测到，且当一块处理器模块故障时可能误判另一块处理器模块状态信息，以上都会导致双CPU频繁的误切换,造成整个产品工作异常，降低产品可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于航空电热控制系统的CPU三余度表决电路。
本发明一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其中，包括三个表决电路，每个电路包括处理器电路、CAN总线通信电路、位置识别电路、握手信号电路以及逻辑处理电路；处理器电路通过地址线和数据线连接与逻辑处理电路，将本组表决电路的输出信号和其余两组表决电路的输出信号发送给逻辑处理电路；CAN总线通信电路为一对差分信号以及连接处理器电路，三个电路的CAN总线连接在一起，实现三个电路输出数据和工作状态信息的交换传输；位置识别电路，根据外部输入实现三个电路的位置识别，将位置状态传输给逻辑处理电路；握手信号电路连接逻辑处理电路，每组电路的握手信号电路输出握手信号，分别给其余两组表决电路，并接收其余两组表决电路的握手信号；逻辑处理电路接收位置识别电路的信号，接收其余两组表决电路的握手信号，并输出握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，对工作状态判断，并对三个电路处理器的输出进行表决，采用三选二的表决机制，根据表决结果进行输出。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，还包括：CAN总线通信电路，CAN总线通信电路为差分信号，有数据高和数据低两根线，三个表决电路的处理器通过CAN总线周期性地发送本处理器的输出信号和工作状态信号，并中断接收另外两个表决电路的处理器的输出信号和工作状态信号，当接收到的工作状态信号显示故障或连续6个周期未接收到输出信号和工作状态信号时，判断该电路工作故障。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，处理器与逻辑处理电路通过8根数据线和3根地址线连接，传输8个不同地址的数据，每个数据为8位，处理器通过8根数据线和3根地址线将输出信号和工作状态信号发送给逻辑处理电路，处理器通过8根数据线和3根地址线接收逻辑处理电路发送的位置识别信号和握手信号。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，位置识别电路采用光耦隔离芯片，每组电路接收两位位置识别信号，位置识别线信号为11，该表决电路位置识别为A，位置识别线信号分别为10，该表决电路位置识别为B，位置识别线信号都为01，该组电路位置识别为C。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，握手信号电路采用光耦隔离芯片输入和输出握手信号，每个握手信号电路中的握手信号电路输出四位离散握手信号，四位离散信号分成两组给另外两路电路，每组信号正常应为10；每个电路中的握手信号电路接收另外两个电路的四位离散信号，当接收的信号判断为10时，认为对应的电路工作正常，当判断为非10时，认为对应的电路工作故障。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，逻辑处理电路，接收位置识别电路的信号并发送给处理器，接收其余两组表决电路的四位握手信号并发送给处理器，输出四位握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，逻辑处理电路在收到的工作状态信号有效时，发出有效的输出信号作为表决结果信号，逻辑处理电路在收到的工作状态信号无效时，发出全部为低信号作为表决结果信号。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，表决电路的处理器将本身的输出信号与另外两组电路的输出信号比较，如果与至少一组另外电路的输出一致，即表决结果认为该路输出信号有效，处理器工作状态信号设置为有效，处理器将输出信号和工作状态信号发送给另外两组电路，同时发送给逻辑处理电路。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，三个表决电路输出都一致，则表决的输出结果唯一有效输出，三个表决电路中只有一组电路输出与另外两组表决电路不一致，不一致的表决电路剔除，另两组一致的表决结果为有效输出，当三个电路输出都不一致，则产品输出无效。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，位置识别电路根据位置识别信号，按优先级从高到底，三个表决电路识别为A组表决电路、B组表决电路以及C组表决电路，在A组表决电路表决结果有效的情况下，A组表决电路处于工作状态，当A组表决电路表决结果无效的情况下，若B、C两组组表决电路表决结果一致，A电路处于被剔除状态，B组表决电路处于工作状态。
根据本发明的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路的一实施例，其中，每组电路的握手信号电路输出四位握手信号，分别给其余两组表决电路各两位，并接收其余两组表决电路的四位握手信号。
本发明一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，该三余度表决电路包括三个完全相同的电路，每组电路包括处理器电路，CAN总线通信电路，逻辑处理电路，位置识别电路，握手信号电路。处理器电路与逻辑处理电路连接，实现离散信号在处理器和逻辑芯片的输入和输出；CAN总线通信电路连接三个电路的处理器，实现三个电路之间的工作状态信息传输；位置识别信号电路，实现三个相同电路的位置识别(按优先级高低依次为A/B/C)；离散握手信号连接三个电路的逻辑处理电路，实现三个电路之间的工作状态信息互相交换；逻辑处理电路连接处理器电路和光耦隔离芯片，实现离散信号的采集和输出，并对三路电路的工作状态判断，和对输出的控制命令进行表决。本发明实现了利用三选二的表决机制，剔除三路冗余处理器电路中的故障电路，降低了双余度体系误切换的概率，提高了产品可靠性。
附图说明
图1为本发明应用于航空电热控制系统的三余度表决电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1为本发明应用于航空电热控制系统的三余度表决电路原理示意图，如图1所示，本发明一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，该电路包括三个完全相同的电路，每个电路包括处理器电路，CAN总线通信电路，位置识别电路，离散握手信号电路，逻辑处理电路。处理器电路通过3根地址线和8根数据线连接与逻辑处理电路，将本组电路的输出信号和其余两组表决电路的输出信号发送给逻辑处理电路；CAN总线通信电路为一对差分信号，连接处理器电路，三个电路的CAN总线连接在一起，实现三个电路输出数据和工作状态信息的交换传输；位置识别电路，根据外部输入实现三个电路的位置识别(三个电路按优先级高低依次为A/B/C)，将位置状态传输给逻辑处理电路；握手信号电路连接逻辑处理电路，每组电路的握手信号电路输出四位握手信号，分别给其余两组表决电路各两位，并接收其余两组表决电路的四位握手信号；逻辑处理电路接收位置识别电路的信号，接收其余两组表决电路的四位握手信号，输出四位握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，对工作状态判断，并对三个电路处理器的输出进行表决。采用三选二的表决机制，根据表决结果进行输出，剔除了三个电路中的故障电路，避免了双余度体系误切换的缺点，提高了产品可靠性。
如图1所示，CAN总线通信电路为差分信号，有数据高、数据低两根线，三个电路的处理器通过CAN总线周期性地发送本处理器的输出信号和工作状态信号，同时中断接收另外两个处理器的输出信号和工作状态信号，当接收到的工作状态信号显示故障或连续6个周期未接收到输出信号和工作状态信号时，判断该电路工作故障。
如图1所示，处理器与逻辑处理电路通过8根数据线和3根地址线连接，可以传输8个不同地址的数据，每个数据为8位。处理器通过8根数据线和3根地址线将输出信号和工作状态信号发送给逻辑处理电路，同时。处理器通过8根数据线和3根地址线接收逻辑处理电路发送的位置识别信号和握手信号。处理器可以为数字信号处理器DSP。
如图1所示，位置识别电路可以采用光耦隔离芯片，每组电路接收两位位置识别信号，位置识别线信号为11(1代表高电平)，该组电路位置识别为A，位置识别线信号分别为10(1代表高电平，0代表低电平)，该组电路位置识别为B，位置识别线信号都为01(1代表高电平，0代表低电平)，该组电路位置识别为C。
如图1所示，握手信号电路，可以采用光耦隔离芯片输入和输出握手信号，每个电路中的握手信号电路输出四位离散握手信号，四位离散信号分成两组给另外两路电路，每组信号正常应为10(1代表高，0代表低)；同时每个电路中的握手信号电路接收另外两个电路的四位离散信号，当接收的信号判断为10(1代表高，0代表低)时，认为对应的电路工作正常，当判断为非10时，认为对应的电路工作故障。
如图1所示，逻辑处理电路接收位置识别电路的信号并发送给处理器，接收其余两组表决电路的四位握手信号并发送给处理器，输出四位握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，逻辑处理电路在收到的工作状态信号有效时，发出有效的输出信号作为表决结果信号，逻辑处理电路在收到的工作状态信号无效时，发出全部为低信号作为表决结果信号。
如图1所示，三个电路表决原则：三个电路完全相同，处理器将本身的输出信号与另外两组电路的输出信号比较，如果与至少一组另外电路的输出一致，即表决结果认为该路输出信号有效，处理器工作状态信号设置为有效，处理器将输出信号和工作状态信号发送给另外两组电路，同时发送给逻辑处理电路。
如图1所示，三个电路表决原则：三个电路输出都一致，则表决的输出结果唯一有效输出，三个电路中只有一组电路输出与另外两组不一致，该组电路被剔除，另两组一致的表决结果为有效输出。当三个电路输出都不一致，则产品输出无效。
如图1所示，根据位置识别信号，按优先级从高到底，三个电路识别为A、B、C。在A组电路表决结果有效的情况下，A电路处于工作状态，当A组电路表决结果无效的情况下，若B、C两组电路表决结果一致，A电路处于被剔除状态，B电路处于工作状态。
本发明采用三余度控制策略，有三个完全相同的电路，每组电路都对都对自身和其他两组电路的工作状态进行判断，并对本组电路输出和其他两组电路的输出进行表决，采用三选二的表决机制，根据表决结果进行输出，剔除了三个电路中的故障电路，避免了双余度体系误切换的缺点，提高了产品可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，包括三个表决电路，每个电路包括处理器电路、CAN总线通信电路、位置识别电路、握手信号电路以及逻辑处理电路；处理器电路通过地址线和数据线连接与逻辑处理电路，将本组表决电路的输出信号和其余两组表决电路的输出信号发送给逻辑处理电路；CAN总线通信电路为一对差分信号以及连接处理器电路，三个电路的CAN总线连接在一起，实现三个电路输出数据和工作状态信息的交换传输；位置识别电路，根据外部输入实现三个电路的位置识别，将位置状态传输给逻辑处理电路；握手信号电路连接逻辑处理电路，每组电路的握手信号电路输出握手信号，分别给其余两组表决电路，并接收其余两组表决电路的握手信号；逻辑处理电路接收位置识别电路的信号，接收其余两组表决电路的握手信号，并输出握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，对工作状态判断，并对三个电路处理器的输出进行表决，采用三选二的表决机制，根据表决结果进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，还包括：CAN总线通信电路，CAN总线通信电路为差分信号，有数据高和数据低两根线，三个表决电路的处理器通过CAN总线周期性地发送本处理器的输出信号和工作状态信号，并中断接收另外两个表决电路的处理器的输出信号和工作状态信号，当接收到的工作状态信号显示故障或连续6个周期未接收到输出信号和工作状态信号时，判断该电路工作故障。
3.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，处理器与逻辑处理电路通过8根数据线和3根地址线连接，传输8个不同地址的数据，每个数据为8位，处理器通过8根数据线和3根地址线将输出信号和工作状态信号发送给逻辑处理电路，处理器通过8根数据线和3根地址线接收逻辑处理电路发送的位置识别信号和握手信号。
4.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，位置识别电路采用光耦隔离芯片，每组电路接收两位位置识别信号，位置识别线信号为11，该表决电路位置识别为A，位置识别线信号分别为10，该表决电路位置识别为B，位置识别线信号都为01，该组电路位置识别为C。
5.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，握手信号电路采用光耦隔离芯片输入和输出握手信号，每个握手信号电路中的握手信号电路输出四位离散握手信号，四位离散信号分成两组给另外两路电路，每组信号正常应为10；每个电路中的握手信号电路接收另外两个电路的四位离散信号，当接收的信号判断为10时，认为对应的电路工作正常，当判断为非10时，认为对应的电路工作故障。
6.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，逻辑处理电路，接收位置识别电路的信号并发送给处理器，接收其余两组表决电路的四位握手信号并发送给处理器，输出四位握手信号，接收处理器发送的输出信号和工作状态信号，逻辑处理电路在收到的工作状态信号有效时，发出有效的输出信号作为表决结果信号，逻辑处理电路在收到的工作状态信号无效时，发出全部为低信号作为表决结果信号。
7.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，表决电路的处理器将本身的输出信号与另外两组电路的输出信号比较，如果与至少一组另外电路的输出一致，即表决结果认为该路输出信号有效，处理器工作状态信号设置为有效，处理器将输出信号和工作状态信号发送给另外两组电路，同时发送给逻辑处理电路。
8.根据权利要求7所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路,其特征在于，三个表决电路输出都一致，则表决的输出结果唯一有效输出，三个表决电路中只有一组电路输出与另外两组表决电路不一致，不一致的表决电路剔除，另两组一致的表决结果为有效输出，当三个电路输出都不一致，则产品输出无效。
9.根据权利要求4所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，位置识别电路根据位置识别信号，按优先级从高到底，三个表决电路识别为A组表决电路、B组表决电路以及C组表决电路，在A组表决电路表决结果有效的情况下，A组表决电路处于工作状态，当A组表决电路表决结果无效的情况下，若B、C两组组表决电路表决结果一致，A电路处于被剔除状态，B组表决电路处于工作状态。
10.根据权利要求1所述的一种应用于航空电热控制系统的三余度表决电路，其特征在于，每组电路的握手信号电路输出四位握手信号，分别给其余两组表决电路各两位，并接收其余两组表决电路的四位握手信号。
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