[发明专利]一种基于实时操作系统的星载计算机三机热备份容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载计算机三机冗余热备份工作时的容错方法。

背景技术

ERC32CPU（TSC695）是用于航天的一款专用芯片，具有很强的抗震性和抗辐射性。TSC695实时操作系统的设计思想和方法如下：

1）任务调度采用基于优先级的可抢占式调度策略，任务优先级采用固定优先级；

2）任务状态转换选择在三个任务状态（执行、就绪、休眠）之间进行；

3）基于应用系统外部中断源少，不会发生嵌套的前提下，中断管理程序采用不允许外部中断嵌套的原则，简化设计；

4）提供了一种快速响应中断的机制，使得在响应一些中断时能达到最快的响应速度。

现有的基于TSC695实时操作系统的星载计算机容错结构均是在双机冷备份基础上实现的。冷备份容错结构在故障恢复时，由于需要将未工作单机加电，而刚加电的单机又需要一段时间来获取初始状态，所以故障恢复时间较长。另外，在切换过程中，系统控制可能存在一小段间隙，造成控制不连续。因此这种容错结构仅适用于对实时性控制要求不高的系统。

随着航天应用的发展，卫星系统对实时性控制的要求愈来愈高，星载计算机正在朝着三机热备份冗余结构的方向发展。而目前还没有基于三机热备份容错结构的实现方法，因此无法满足航天发展的实际需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于TSC695实时操作系统的三机热备容错方法，在故障屏蔽、故障隔离与故障恢复时不会影响系统的功能，提高了星载计算机控制的实时性和可靠性。

本发明的技术解决方案是：一种基于实时操作系统的星载计算机三机热备份容错方法，步骤如下：

（1）设置三台相同的装有相同实时操作系统的计算机，对于三台计算机中的每一台单机，在各自的存储设备中设置三块区域，分别为本机数据区、另一机数据接收区、第三机数据接收区；

（2）对于每一台单机，在每个控制周期中进行数据交换，将自身需要进行比对的数据送入本机数据区，并将本机数据区中的数据发送给另外两机，同时从另一机接收需要进行比对的数据并送入另一机数据接收区，从第三机接收需要进行比对的数据并送入第三机数据接收区；在数据交换过程中，进行数据交换超时判断，如果在规定时间内本机完成了与另外两机的数据交换则进入步骤（3），否则直接设置三种“三机数据比对标志”为不一致并转步骤（6）；

所述的“三机数据比对标志”包括三种，分别是“本机与另一机数据比对标志”，“本机与第三机数据比对标志”，“另一机与第三机数据比对标志”，每一种标志都分为一致和不一致两种情况；

（3）对于每一台单机，判断本机是否发生过复位，如果本机没有发生过复位，则进入步骤（4）；如果本机发生过复位，则直接设置三种“三机数据比对标志”为不一致并转步骤（6）；

（4）对于每一台单机，判断本机的“切机命令字”是否有效；如果本机“切机命令字”无效，则进入步骤（5）；如果本机“切机命令字”有效，则直接设置三种“三机数据比对标志”为不一致并转步骤（6）；所述的“切机命令字”用于标识是否切除本机，当有效时表明需要切除本机；

（5）对于每一台单机，从步骤（1）所述的三个区域中分别读取待比较的数据，获取待比较数据所对应的在轨时间，如果在轨时间不在给定的运行阶段范围值内则直接设置三种“三机数据比对标志”为不一致并转步骤（6）；如果在轨时间一致则对待比较数据进行比对，如果待比较数据为无容差数据，则仅在数据完全相同时比对结果为一致，如果待比较数据为有容差数据，则仅在数据之间的差值在所允许范围内时比对结果为一致，如果待比较数据的比对遵循特定规则，则仅在数据满足特定规则时比对结果为一致，根据比对结果分别设置三种“三机数据比对标志”为有效或者无效，同时设置“数据比对一致标志”状态并送给除本机外的另外两机；

所述的“数据比对一致标志”根据“本机与另一机数据比对标志”以及“本机与第三机数据比对标志”的状态确定，当“本机与另一机数据比对标志”一致或者“本机与第三机数据比对标志”一致时，“数据比对一致标志”有效，其他情况下“数据比对一致标志”无效；