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基于VxWorks的嵌入式控制器的双机热备系统应用

作 者: 曹明涛
导 师: 于映
学 校: 南京邮电大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 双机热备 嵌入式实时操作系统 485通信 CAN通信
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 36次
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内容摘要


随着近些年信息技术的快速发展,企业、客户对网络服务质量要求越来越高。对于一些重要的服务来说,是要求系统能够不间断持续的工作的。单个的机器或服务器不可避免的会出现故障,一旦出现故障给企业带来的损失的难以预料的。双机热备系统就是近些年实现高安全性和高可靠性服务的一种有效解决方法。双机热备系统通常是指对重要服务而言,同时运行两台同样的服务器,两台服务器互为备份、共同运行同样的任务。当其中一台服务器出现故障的时候,另外一台能够及时承担服务,从而保证系统的不间断性。随着实时嵌入式系统在工业控制领域的广泛应用,对于一些实时性要求高的领域如何保证双机切换过程中的准确性和快速性已经成为当前应用的热门话题。此次研究针对双机热备在嵌入式RTOS上的实现运行,研究采用VxWorks嵌入式RTOS以ARM9作为硬件平台,并结合现代成熟的工业总线(485总线和CAN总线)技术,提出针对监控单元ARM盒的双机热备解决方案,具有较高的实用价值。本论文的主要工作是对双机热备系上层统控制软件的设计,控制软件的实现主要包括CAN通信模块、485通信模块、双机容错方案模块,论文对三大模块的实现均进行了详细讨论。在软件设计完成之后,分别对单个ARM板和双机进行了测试,从不同角度对设计的双机热备系统进行了验证。通过实验的验证,证明了本论文设计的双机热备方案是有很高的可靠性和实际应用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 本论文研究的背景及意义  8-10
    1.1.1 双机热备系统概述  8-9
    1.1.2 双机热备系统分类  9-10
  1.2 双机热备系统的研究现状  10
  1.3 本论文的主要工作及结构  10-12
第二章 双机热备系统体系结构和热备策略  12-20
  2.1 双机热备系统的两种常见的工作方式  13-14
    2.1.1 基于比较模式的双机热备系统  13-14
    2.1.2 基于主从模式的双机热备系统  14
  2.2 双机热备工作模式的选择  14-15
  2.3 双机热备策略  15-18
    2.3.1 备机的身份识别  16
    2.3.2 双机的心跳通信  16-17
    2.3.3 双机的同步  17-18
  2.4 双机故障检测  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章 双机热备系统实现的软硬件平台  20-36
  3.1 嵌入式处理器ARM  20-22
  3.2 嵌入式实时操作系统VXWORKS  22-31
    3.2.1 VxWorks 操作系统组成  23-24
    3.2.2 VxWorks 任务与任务状态  24-25
    3.2.3 Wind 任务调度  25-27
    3.2.4 VxWorks 任务间通信  27-29
    3.2.5 VxWorks 中断处理与定时器  29-31
  3.3 现场总线(CAN 总线和485 总线)  31-35
    3.3.1 CAN 总线  31-34
    3.3.2 485 总线  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 双机热备系统的实现及测试  36-57
  4.1 双机热备系统控制软件的实现  37-43
    4.1.1 CAN 通信控制程序的设计及实现  37-40
    4.1.2 485 通信控制程序的设计及实现  40-42
    4.1.3 双机容错方案的实现  42-43
  4.2 双机热备系统的测试  43-56
    4.2.1 ARM 板测试  43-49
    4.2.2 双机测试  49-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章 总结与展望  57-59
  5.1 总结  57-58
  5.2 展望  58-59
致谢  59-60
附录  60-61
参考文献  61-62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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