[发明专利]一种基于FPGA的双系冗余实时同步互补系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的双系冗余实时同步互补系统及方法，包括双系隔离采集输入电路、双系冗余输出电路和主控器FPGA数据同步监测电路，运行时两系并行处理，芯片FPGA根据自身控制时序实现采集及输出逻辑功能，同时基于FPGA高速同步技术采用Crossover交叉级联实现双系之间信息同步，一方面可以实现系统状态的实时同步、诊断自检，另一方面可互补双系各通道信息，从而实现带有监测、通道级别互补能力冗余热备系统。通过上述方式，本发明可以有效解决冗余热备系统中主备系实现通道级别冗余的技术难题，通过FPGA高速同步技术采用Crossover交叉级联实现热备冗余系统通道级别冗余，极大缩小冗余热备系统的最小冗余单元，提升冗余热备系统可用性、可靠性。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种基于FPGA的双系冗余实时同步互补系统及方法。

背景技术

智能化是21世纪时代的主题之一，智能化的发展已融入各行各业，随着数字化时代的到来，人工智能被广泛应用。在生产制造、金融、医疗、安防、交通、零售、教育和物流等多领域全面开展。在智能化设备投入的安全领域对安全冗余技术提出来更高的要求，其中在汽车/轨道交通的无人驾驶技术、航空航天技术以及军工国防技术等领域体现更为突出。

目前，安全冗余技术在架构上主要有二乘二取二、三取二以及主备冗余等，随着应用全面展开，部分冗余技术在实施中暴露出了一些问题和缺陷，亟待技术升级/优化。

目前双系热备系统的主备冗余同步技术更多是处理主系与备系之间的信息同步及切换，即当主系故障时而备系无故障时整个业务切换至备系，而当主系的A功能失效而备系的B功能失效时，主备冗余系统将无法正常工作，即现有的主备冗余同步技术无法有效解决冗余热备系统中主备系实现通道级别冗余，极大地降低了高安全需求冗余系统的可用性及可靠性。

因此，构建一种双系冗余实时同步互补技术来解决实现高安全性系统中通道级别冗余是智能化发展亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种基于FPGA的双系冗余实时同步互补系统及方法，能够有效解决主备系不是同一模块/通道故障系统无法正常工作的难题，在发生上述故障时可以通过高可靠的Crossover交叉级联同步互补保证系统正常可靠运行，在较小增加系统复杂度的条件下完成主备冗余系统平台全面技术升级。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于FPGA的双系冗余实时同步互补系统，包括：双系隔离采样输入电路、双系冗余输出电路和主控器FPGA数据同步监测电路，主控器FPGA数据同步监测电路包括主控器FPGA_A和主控器FPGA_B，

双系隔离采样输入电路的输出端DI-i-1、DI-i-2分别连接主控器FPGA_A信号输入端的1、2脚，

双系冗余输出电路的输出端VO-i-A、I-i-A分别连接主控器FPGA_A信号输入端的5、3脚，双系冗余输出电路的输出端VO-i-B、I-i-B分别连接主控器FPGA_B信号输入端的5、3脚，

主控器FPGA_A输出端的4脚连接双系冗余输出电路的Ctrl-i-A端，主控器FPGA_B输出端的4脚连接双系冗余输出电路的Ctrl-i-B端。

在本发明一个较佳实施例中，所述双系隔离采样输入电路包括：TVS1管、设于TVS1管后级的限流电阻R1、设于限流电阻R1后级的滤波电容C1、设于滤波电容C1后级的防反二极管D1、设于防反二极管D1后级的稳压二极管ZD1、设于稳压二极管ZD1后级的二极管光耦隔离器PC1、设于二极管光耦隔离器PC1后级的上拉电阻R2、设于上拉电阻R2后级的缓冲器IC1；