[发明专利]一种基于总线网络的高可靠容错系统

说明书

本发明公开了一种基于总线网络的高可靠容错系统，容错系统包括模拟IO控制模块、接口与交换模块、机载飞控与综合计算模块、高性能处理模块、数字IO控制模块、路由器模块及其对应的双冗余同构模块，此6个模块与对应的双冗余同构模块组成4个网络连接，实现双冗余热备份，利用SpaceWire互联总线架构，以双圆环拓扑结构实现对双余度系统容错能力的提升。本发明容错系统以双圆环拓扑结构，基于多个点对点总线互联桥接，实现速率更快、更强的系统容错能力。

技术领域

本发明属于航天应用中嵌入式系统设计技术领域，具体涉及一种基于总线网络的高可靠容错系统。

背景技术

传统航天高可靠嵌入式计算机多采用多模块双冗余热备的方式，系统双通道冗余总线多采用CAN、1553、AFDX等。这样的双冗余结构有两个明显的缺点。首先，系统对多重故障敏感。另外，传统面向空间应用总线CAN、1553、AFDX等速率低，不能满足目前航天产品数据处理快速高可靠传输的要求。

随着军用航天产品对于高可靠、高性能需求不断迫切，要求航天嵌入式计算机产品具备更高容错能力、更高的通讯带宽。但目前双冗余系统仅能容忍单模故障，一个总线接口失效就会导致整个计算机系统故障。双冗余总线架构的另一限制因素是总线带宽低，仅能支持1Mbps或者4Mbps的控制信号，不支持有效载荷数据输出和信息处理等数据流高速交互传输的要求。面向航天系统武器型号的应用对高可靠容错系统设计越来越受关注，特别是如何在双余度系统中实现更高的容错能力一直是研究和设计发展的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于总线网络的高可靠容错系统，通过多功能模块双余度备份结合路由器交互的方式，以多个点对点总线互联桥接，通过路由器构建双圆环拓扑结构实现双余度容错系统更高的容错能力。首先，根据航天高可靠计算机的应用，明确双余度模块的组成。其次，建立基于路由器的双圆环拓扑结构。明确板级模块SpaceWire总线互联桥接，节点数目，连接方式。

本发明采用以下技术方案：

一种基于总线网络的高可靠容错系统，容错系统包括模拟IO控制模块、接口与交换模块、机载飞控与综合计算模块、高性能处理模块、数字IO控制模块、路由器模块及其对应的双冗余同构模块，此6个模块与对应的双冗余同构模块组成4个网络连接，实现双冗余热备份，通过利用SpaceWire互联总线架构，以双圆环拓扑结构实现对双余度系统容错能力的提升。

具体的，双冗余同构模块包括备份模拟IO控制模块、备份接口与交换模块、备份机载飞控与综合计算模块、备份高性能处理模块、备份数字IO控制模块和备份路由器模块。

进一步的，4个网络连接具体如下：

模拟IO控制模块、接口与交换模块、机载飞控与综合计算模块、高性能处理模块、数字IO控制模块、路由器模块及备份模拟IO控制模块、备份接口与交换模块、备份机载飞控与综合计算模块、备份高性能处理模块、备份数字IO控制模块、备份路由器模块组成第一网络连接；

路由器模块、接口与交互模块、备份路由器模块、备份高性能处理模块组成第二网络连接；

模拟IO控制模块、机载飞控与综合计算模块、数字IO控制模块、备份数字IO控制模块组成第三网络连接；

接口与交互备份模块、高性能信息处理模块、模拟IO控制备份模块、机载飞控与综合计算备份模块组成第四网络连接。

具体的，模拟IO控制模块、接口与交换模块、机载飞控与综合计算模块、高性能处理模块、数字IO控制模块、路由器模块与其对应的双冗余同构模块使用双SoC结构，一个SoC作为SpaceWire总线路由器，另一个SoC作为模块上的计算部件用于控制模块上的其他部件或外设。