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箭用1553B总线控制器双冗余方案研究

作　者: 梁立柱
导　师: 傅山
学　校: 上海交通大学
专　业: 航天工程
关键词: 1553B总线控制器双冗余软件实现容错 LabView仿真 BU-61580
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

1553B总线最早应用于军用飞机,目前国内也已开始将1553B总线用于航天领域。1553B总线控制器是总线消息传输的唯一发起者,1553B总线控制器故障将直接导致整个1553B总线网络的瘫痪,因此,成熟的1553B总线网络均设置了备份总线控制器,然而国内的1553B总线控制器冗余技术仍处在研究阶段。本文是为在某箭载控制计算机上采用1553B备份总线控制器所开展的预研工作。主要内容如下:1)通过总结国内外1553B总线控制器冗余的实现方案,并结合容错技术的研究现状,发现实现1553B总线控制器冗余的有效途径为:侧重系统的结构设计,并通过软件实现容错。2)设计了三种带备份总线控制器的箭载控制计算机结构,同时给出了三种不带备份总线控制器的箭载控制计算机结构。对各种箭载控制计算机结构建立了可靠性模型,进而通过可靠性计算和分析,发现带三取二表决电路的1553B总线控制器双冗余方案为以上六种方案中的最佳设计方案。3)针对所确定的最佳设计方案,建立了故障模型,并设计了软件实现容错的容错算法。基于所建故障模型,通过LabView仿真试验检验了容错算法的有效性。4)研究了通过BU-61580实现1553B总线控制器及1553B总线选择消息监视器的主处理器编程方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 1553B 总线技术  8-9
    1.1.1 1553B 总线概述  8
    1.1.2 1553B 总线消息传输机制  8-9
  1.2 课题来源及意义  9-10
  1.3 课题研究的国内外现状  10-16
    1.3.1 国外1553B 总线控制器冗余方案研究  10-14
    1.3.2 国内1553B 总线控制器冗余方案研究  14-15
    1.3.3 课题研究的国内外现状总结  15-16
  1.4 课题的研究内容  16
  1.5 论文的主要内容与章节安排  16-17
第二章容错计算技术  17-26
  2.1 容错计算技术的发展  17-18
  2.2 容错计算技术概述  18-21
  2.3 故障检测与诊断技术  21-24
    2.3.1 联机检测与诊断的概念  21
    2.3.2 二模冗余  21
    2.3.3 检错码  21-23
    2.3.4 自校验、故障保险和失效-安全逻辑  23
    2.3.5 监视计时器  23
    2.3.6 相容性检验  23-24
  2.4 典型容错计算机容错技术  24-25
    2.4.1 980FT86 实时容错加固计算机  24
    2.4.2 FtServer 系列容错服务器  24-25
  2.5 软件实现容错技术  25
  2.6 小结  25-26
第三章 1553B 总线控制器双冗余总体方案设计  26-55
  3.1 设计内容和目标  26
  3.2 设计方法  26
  3.3 方案设计  26-31
  3.4 方案可靠性计算  31-38
    3.4.1 可靠性计算方法  31-32
    3.4.2 方案一的可靠性计算  32
    3.4.3 方案二的可靠性计算  32
    3.4.4 方案三的可靠性计算  32-33
    3.4.5 方案四的可靠性计算  33-35
    3.4.6 方案五的可靠性计算  35-38
    3.4.7 方案六的可靠性计算  38
  3.5 方案可靠性分析  38-54
  3.6 小结  54-55
第四章 1553B 总线控制器双冗余容错算法设计与仿真  55-82
  4.1 软件实现容错算法设计  55-57
    4.1.1 系统对容错算法的要求  55
    4.1.2 总线控制器BC 的1553B 总线通信控制功能  55
    4.1.3 故障模型及故障检测  55-57
    4.1.4 软件实现容错算法设计  57
  4.2 软件实现容错算法LabView 仿真  57-71
    4.2.1 LabView 状态机  57-61
    4.2.2 模拟故障的产生  61
    4.2.3 状态定义  61
    4.2.4 故障状态与系统程序运行状态的转化关系  61-65
    4.2.5 BC 状态机  65
    4.2.6 BBC 状态机  65-66
    4.2.7 模拟故障诊断  66-71
  4.3 软件实现容错算法LabView 仿真结果  71-81
    4.3.1 BC 计算功能故障时的LabView 仿真结果  71-73
    4.3.2 BC 总线协议卡故障时的LabView 仿真结果  73-75
    4.3.3 与BC 相连的2 个双口RAM 出现故障时的LabView 仿真结果  75-77
    4.3.4 与BC 相连的3 个双口RAM 出现故障时的LabView 仿真结果  77-79
    4.3.5 出现1 个双口RAM 故障和1 个DPU 计算功能故障时的LabView 仿真结果  79-81
    4.3.6 软件实现容错算法LabView 仿真结果总结  81
  4.4 小结  81-82
第五章 BU-61580 芯片的软件编程方法研究  82-97
  5.1 BU-61580 芯片的软件接口简介  82-84
  5.2 基于BU-61580 芯片的总线控制器实现方法  84-91
    5.2.1 BC 存储器结构  84
    5.2.2 BC 存储器管理  84-86
    5.2.3 BC 消息块格式和控制字  86
    5.2.4 自动重试  86-88
    5.2.5 BC 中断  88
    5.2.6 BC 软件初始化  88-90
    5.2.7 获取BC 帧传送过程中或BC 帧传送完成后的执行状态  90
    5.2.8 结束BC 帧  90-91
  5.3 基于BU-61580 芯片的总线监视器实现方法  91-96
    5.3.1 总线监视器模式  91
    5.3.2 选择消息监视器  91
    5.3.3 选择消息监视器模式的存储器结构  91
    5.3.4 选择消息监视器模式的存储器管理  91-92
    5.3.5 选择消息监视器块状态字  92-94
    5.3.6 选择消息监视器的数据堆栈存储格式  94-95
    5.3.7 选择消息监视器的程序流程  95-96
  5.4 小结  96-97
第六章结束语及后续工作  97-98
  6.1 结束语  97
  6.2 后续工作  97-98
参考文献  98-102
致谢  102-103
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  103-105

箭用1553B总线控制器双冗余方案研究

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