專利名稱：基于雙dsp的熱冗余can總線高容錯性控制終端及容錯控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端及容錯控制方法，屬于自動化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)自動化領(lǐng)域里的大型化工、石化、冶金、電力等企業(yè)中，分布式控制系統(tǒng)內(nèi)的控制終端對于系統(tǒng)的安全運行十分重要。在系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，如果控制終端由于某些元部件故障而引發(fā)整體或局部的失效，或者因外部擾動而導(dǎo)致采樣、運算和輸出的不正確，將會造成非常嚴(yán)重的后果，尤其是對于航天、航空、能源和醫(yī)療衛(wèi)生等安全關(guān)鍵領(lǐng)域(SCS)。所以，系統(tǒng)的控制終端須具備完善的冗余機(jī)制和較強(qiáng)的容錯能力，從而在系統(tǒng)發(fā)生故障時立即發(fā)現(xiàn)與診斷故障，并可通過邏輯切換使系統(tǒng)在降級運行下仍然能夠完成基本功能。然而，現(xiàn)有的控制終端卻普遍存在下面2個問題:1、現(xiàn)有的冗余策略多采用冷備份的方案，即系統(tǒng)正常運行時，互為冗余的兩組控制器內(nèi)僅有一組(主控制器)處于工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，再切換到備用一組(從控制器)。在這種方式下，故障檢測及控制器間的切換往往不及時，必然導(dǎo)致系統(tǒng)自愈時間較長，易造成控制失效、數(shù)據(jù)丟失和傳輸超時等問題。2、現(xiàn)有的容錯機(jī)制不夠完善。在多數(shù)情況下，只能處理系統(tǒng)外電路的單一故障或組合故障，而無法解決因關(guān)鍵部件(CPU和電源模塊)故障而引發(fā)的系統(tǒng)級失效。另外，檢測手段不夠全面，不能及時地發(fā)現(xiàn)、診斷和排除錯誤及故障，系統(tǒng)可信性較差，易導(dǎo)致更大事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有分布式控制系統(tǒng)內(nèi)的控制終端大多采用冷備份，易造成控制失效、數(shù)據(jù)丟失和傳輸超時等問題；以及現(xiàn)有的容錯機(jī)制不夠完善的問題，提供了一種基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端及容錯控制方法。本發(fā)明所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端，它包括數(shù)模I/O板和雙冗余DSP控制板，雙冗余DSP控制板包括主DSP、從DSP、第一 CAN收發(fā)模塊、第二 CAN收發(fā)模塊、第三CAN收發(fā)模塊和第四CAN收發(fā)模塊，數(shù)模I/O板包括電源模塊、ADC模塊、第一 RS232通信模塊、第二 RS232通信模塊、CPLD、PWM模塊和PWM濾波自檢模塊，主DSP和從DSP之間通過SPI串行總線進(jìn)行通信，電源模塊的主電源電路和從電源電路為冗余備份結(jié)構(gòu)，電源模塊為主DSP和從DSP供電；ADC模塊與主DSP之間通過第一過程總線連接，第一過程總線上還掛接第一 CAN收發(fā)模塊、第三CAN收發(fā)模塊、第一 RS232通信模塊、CPLD和PWM模塊；ADC模塊與從DSP之間通過第二過程總線連接，第二過程總線上還掛接第二 CAN收發(fā)模塊、第四CAN收發(fā)模塊、第二 RS232通信模塊、CPLD和PWM模塊，PWM模塊的自檢信號輸出端與PWM濾波自檢模塊的自檢信號輸入端相連，PWM濾波自檢模塊的自檢信號輸出端與ADC模塊的PWM濾波自檢信號模擬量輸入端相連。還可以進(jìn)一步包括開關(guān)量輸入輸出模塊，開關(guān)量輸入輸出模塊的輸入輸出端與CPLD的輸入輸出端相連。還可以進(jìn)一步包括PWM調(diào)光驅(qū)動模塊，PWM調(diào)光驅(qū)動模塊的輸入端與PWM模塊的輸出端相連。還可以進(jìn)一步包括模擬量輸入模塊和模擬量輸入自檢模塊，模擬量輸入模塊的輸出端與ADC模塊的外部模擬量輸入端相連，模擬量輸入自檢模塊的模擬量自檢信號輸出端與ADC模塊的模擬量自檢信號輸入端相連?；谏鲜龌陔pDSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的容錯控制方法包括以下步驟:步驟Al、對主、從DSP進(jìn)行任務(wù)同步及時鐘校對；步驟A2、啟動初始化自檢，并判斷系統(tǒng)是否存在故障，如果系統(tǒng)存在故障，執(zhí)行步驟A6 ;如果系統(tǒng)不存在故障，執(zhí)行步驟A3 ；步驟A3、判斷SPI互檢彳目息是否相同，如果相同，執(zhí)行步驟A4 ;如果不同，執(zhí)行步驟A5 ；步驟A4、啟動周期性自檢，并判斷系統(tǒng)是否存在故障，如果系統(tǒng)存在故障，執(zhí)行步驟A6 ;如果系統(tǒng)不存在故障，返回執(zhí)行步驟A4 ；步驟A5、按控制器切換機(jī)制輸出數(shù)據(jù)，完成容錯控制；步驟A6、尋找并解決故障，完成容錯控制。本發(fā)明的優(yōu)點:(I)基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端采用了雙模熱冗余的控制策略，通過控制器的系統(tǒng)級三層自檢與互檢，能夠及時檢測到控制終端故障，并在故障條件下，顯著減小系統(tǒng)的控制中斷與延時，全面提高系統(tǒng)的可靠性。(2)基于雙DSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端采用了具有高精度、高速度和高可靠等特點的DSP作為系統(tǒng)的核心控制器，并且配備有豐富的外部接口，可與外界多種設(shè)備負(fù)載進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，能夠廣泛普適于工業(yè)控制系統(tǒng)中。(3)基于雙DSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端采用雙模熱冗余CAN作為其通信鏈路，擁有強(qiáng)大的糾錯能力及通用性，可滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的通信需求。(4)基于雙DSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端采用雙層的物理結(jié)構(gòu)，體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于拆卸維修，可實現(xiàn)產(chǎn)品化。與其他現(xiàn)有產(chǎn)品對比:目前市面上沒有類似的具有高容錯性的產(chǎn)品。


圖1是本發(fā)明所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的結(jié)構(gòu)示意圖2是基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的容錯控制方法的流程圖；圖3是控制器切換機(jī)制的原理圖；圖4是具體實施方式
六的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端，它包括數(shù)模I/O板和雙冗余DSP控制板，雙冗余DSP控制板包括主DSP1、W DSP2、第一 CAN收發(fā)模塊3、第二 CAN收發(fā)模塊
4、第三CAN收發(fā)模塊5和第四CAN收發(fā)模塊6，數(shù)模I/O板包括電源模塊7、ADC模塊8、第一 RS232通信模塊9、第二 RS232通信模塊10、CPLDl1、PWM模塊12和PWM濾波自檢模塊13，主DSPl和從DSP2之間通過SPI串行總線進(jìn)行通信，電源模塊7的主電源電路和從電源電路為冗余備份結(jié)構(gòu)，電源模塊7為主DSPl和從DSP2供電；ADC模塊8與主DSPl之間通過第一過程總線連接，第一過程總線上還掛接第一CAN收發(fā)模塊3、第三CAN收發(fā)模塊5、第一 RS232通信模塊9、CPLDll和PWM模塊12 ；ADC模塊8與從DSP2之間通過第二過程總線連接，第二過程總線上還掛接第二CAN收發(fā)模塊4、第四CAN收發(fā)模塊6、第二 RS232通信模塊10、CPLDll和PWM模塊12，PffM模塊12的自檢信號輸出端與PWM濾波自檢模塊13的自檢信號輸入端相連，PWM濾波自檢模塊13的自檢信號輸出端與ADC模塊8的PWM濾波自檢信號模擬量輸入端相連。本實施方式所述基于雙DSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端可以實現(xiàn)控制器的系統(tǒng)級熱冗余。在正常工作時，兩組控制器(主DSP1、從DSP2 )及外電路均同時采樣和收發(fā)數(shù)據(jù)，同步運算處理，相互間對比校驗而取得一致后，再對外部設(shè)備進(jìn)行控制輸出。當(dāng)主DSPl(或從DSP2)出現(xiàn)故障時，首先通過雙DSP間的互監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障，然后啟動控制器自檢測來定位故障，最后合理地進(jìn)行控制輸出通道或傳輸鏈路間的切換。由于系統(tǒng)采用雙DSP同時運行的熱冗余結(jié)構(gòu)，從而使系統(tǒng)不存在任何的自愈時間，通信及控制不致中斷。本實施方式所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端采用雙模冗余CAN總線作為通信鏈路，傳輸性能較好、低成本并兼具有良好的靈活性。兩路CAN總線互為備份，通過傳輸過程中的數(shù)據(jù)整形、調(diào)度控制和冗余管理算法，極大地提高了系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的可靠性。本實施方式所述基于雙DSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端擁有高速的處理器和豐富的外部接口。DSP作為系統(tǒng)的數(shù)字信號處理器，擁有高速度、高精度的運算能力及豐富的外設(shè)資源。DSP+CAN結(jié)構(gòu)能夠有效提高系統(tǒng)的整體性能與容錯能力，并可與外界多種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其具有簡便、可拆裝的物理結(jié)構(gòu)，可真正應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中?；陔pDSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端采用了雙層的物理結(jié)構(gòu)。將兩個互為冗余的DSP控制板疊置于數(shù)模I/O板上，以焊針相互連接。兩塊DSP控制板在空間上是上下關(guān)系。這樣精巧、簡便的設(shè)計，極大地縮小了終端系統(tǒng)的體積，并可在DSP板出現(xiàn)故障時將其取下，換上無故障的DSP板，從而完成易拆卸組裝與更換維護(hù)。
雙冗余DSP控制板:用于運算控制與CAN總線收發(fā)，由兩個DSP及其最小系統(tǒng)、4路CAN收發(fā)器組成。主DSPl和從DSP2之間通過SPI串行總線連接，實現(xiàn)相互間的信息交換、狀態(tài)監(jiān)視和數(shù)據(jù)備份。數(shù)模I/O板:用于數(shù)字信號的預(yù)處理，模擬信號的調(diào)理、PWM調(diào)光驅(qū)動、各類通信接口與功能自檢等，包括6大功能模塊，詳細(xì)說明如下:(I)電源模塊7電源模塊7采用冗余備份的策略，即系統(tǒng)正常工作時，兩路電源分別獨立地為兩個DSP控制板供電，其中主電源還承擔(dān)著為數(shù)模I/O板上各模塊供電的任務(wù)。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障而不能正常供電時，通過電源切換電路立刻切換到從電源上來，以保證供電的不間斷性。從電源故障同理。(2)模擬信號調(diào)理模塊模擬信號調(diào)理模塊即ADC模塊8，能夠完成對多路模擬信號的實時采集與處理。采集后的模擬量同時傳送給兩個DSP，在DSP內(nèi)部A/D模塊內(nèi)進(jìn)行模/數(shù)量的轉(zhuǎn)換。(3)開關(guān)量輸入輸出模塊14由于工業(yè)控制系統(tǒng)中控制器需要控制的I/O 口數(shù)量較多，而DSP對應(yīng)的I/O管腳在數(shù)量上不能滿足要求，故采用一個CPLD來擴(kuò)展控制器的I/O引腳。在離散開關(guān)量輸入時，由CPLD采樣去抖、以中斷的形式同時傳送給兩個DSP模塊。而在離散開關(guān)量輸出時，CPLD用于雙冗余通道間的比較、輸出與切換控制。(4)串 口模塊串口模塊包括第一 RS232通信模塊9和第二 RS232通信模塊10，用于控制終端與用戶計算機(jī)或觸摸液晶屏等外部上位機(jī)設(shè)備的通信，實現(xiàn)將控制終端內(nèi)模擬信號、數(shù)字信號、故障警報及設(shè)備狀態(tài)信息等實時地傳輸?shù)接脩粲嬎銠C(jī)或外部設(shè)備，并接收用戶的各種操作指令。(5) PWM 模塊 12PWM模塊12可用于對電子儀表中步進(jìn)電機(jī)的控制、并對工業(yè)照明設(shè)備進(jìn)行調(diào)光等。在本發(fā)明中，兩個DSP均輸出PWM波，通過相應(yīng)門電路及模擬開關(guān)的使能，進(jìn)行主從選通控制，保證每一時刻僅有一路正確的PWM波輸出。(6)自檢電路控制終端內(nèi)各功能模塊都有其附屬的自檢電路，其功能是配合控制器完成其對于控制器及外電路功能的檢驗，包括模擬信號采集處理、PWM輸出、離散開關(guān)量輸入輸出等自檢。
具體實施方式
二:本實施方式對實施方式一作進(jìn)一步說明，它還包括開關(guān)量輸入輸出模塊14,開關(guān)量輸入輸出模塊14的輸入輸出端與CPLDll的輸入輸出端相連。
具體實施方式
三:本實施方式對實施方式一或二作進(jìn)一步說明，它還包括PWM調(diào)光驅(qū)動模塊15，PWM調(diào)光驅(qū)動模塊15的輸入端與PWM模塊12的輸出端相連。
具體實施方式
四:本實施方式對實施方式一、二或三作進(jìn)一步說明，它還包括模擬量輸入模塊16和模擬量輸入自檢模塊17,模擬量輸入模塊16的輸出端與ADC模塊8的外部模擬量輸入端相連，模擬量輸入自檢模塊17的模擬量自檢信號輸出端與ADC模塊8的模擬量自檢信號輸入端相連。
具體實施方式
五:下面結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，實現(xiàn)本實施方式四所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的容錯控制方法包括以下步驟:步驟Al、對主、從DSP進(jìn)行任務(wù)同步及時鐘校對；步驟A2、啟動初始化自檢，并判斷系統(tǒng)是否存在故障，如果系統(tǒng)存在故障，執(zhí)行步驟A6 ;如果系統(tǒng)不存在故障，執(zhí)行步驟A3 ；步驟A3、判斷SPI互檢{目息是否相同，如果相同，執(zhí)行步驟A4 ;如果不同，執(zhí)行步驟A5 ；步驟A4、啟動周期性自檢，并判斷系統(tǒng)是否存在故障，如果系統(tǒng)存在故障，執(zhí)行步驟A6 ;如果系統(tǒng)不存在故障，返回執(zhí)行步驟A4 ；步驟A5、按控制器切換機(jī)制輸出數(shù)據(jù)，完成容錯控制；步驟A6、尋找并解決故障，完成容錯控制。步驟A3中的SPI互檢信息為:控制終端在正常運行模式下，主DSPl和從DSP2之間將通過高速的SPI總線核對彼此在運行中的關(guān)鍵控制信息，所述關(guān)鍵控制信息包括模量的采樣值、CAN總線上收發(fā)的遠(yuǎn)程控制指令或采樣數(shù)據(jù)、主DSPl和從DSP2運算的重要結(jié)果和預(yù)輸出的數(shù)模量。步驟A5所述的控制器切換機(jī)制為:若各自獨立同步運行的主DSPl和從DSP2之間的關(guān)鍵信息相同，則選擇主DSPl對外部進(jìn)行輸出；若主DSPl和從DSP2之間的關(guān)鍵信息不同，則主DSPl和從DSP2在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行重新采樣計算、申請副本數(shù)據(jù)并核對彼此信息；所述規(guī)定時間由用戶自定義，可以為Is、2s或其它時間。重新采樣后，若主DSPl和從DSP2的關(guān)鍵信息仍不相同，則采用控制器故障自檢方式，檢測出故障源并應(yīng)用切換機(jī)制，數(shù)據(jù)流通過無故障的控制通道進(jìn)行輸出，實現(xiàn)控制終端的容錯控制?？陀^上，工業(yè)控制系統(tǒng)中任何部件故障均可能造成其控制的失效，嚴(yán)重時甚至?xí)劤芍卮笫鹿省６刂破饔质窍到y(tǒng)最關(guān)鍵的部件，理論上不允許其中一個或多個模塊的故障而失效。本發(fā)明應(yīng)用一定的控制故障診斷與容錯控制技術(shù)，針對控制器可能出現(xiàn)的故障，采用自檢和互檢兩種檢測診斷方式，基于先進(jìn)的雙模系統(tǒng)級熱冗余結(jié)構(gòu)，在出現(xiàn)故障時能夠?qū)刂破鬟M(jìn)行切換，從而全面提高控制終端的可靠性。(I)控制器自檢 主、從控制器采用3層自檢機(jī)制，包括運行初始化自檢、周期性自檢及事件觸發(fā)性自檢。初始化自檢:系統(tǒng)開始運行后，首先對主、從DSP進(jìn)行任務(wù)同步及時鐘校對，確保系統(tǒng)中所有組件同時投入運行。任務(wù)同步后，主、從DSP進(jìn)行初步的自檢(如離散量或模擬量的采樣)，判斷剛投入運行的系統(tǒng)是否存在故障。若存在，則提示用戶在系統(tǒng)掉電停止運行的狀態(tài)下排除故障，待故障解決后再投入工作。在初始化自檢無誤，則控制終端進(jìn)入正常運行模式。周期性自檢:主、從DSP仍會在系統(tǒng)正常運行的過程中分別進(jìn)行周期性自檢，即每隔一段時間進(jìn)行信號采樣，若檢測到故障，則同初始化自檢，提示掉電排除故障。
事件觸發(fā)性自檢:當(dāng)系統(tǒng)互檢過程中發(fā)現(xiàn)故障時，控制器將啟動自檢以診斷故障源，這種自檢是由隨機(jī)事件觸發(fā)的，所以稱作事件觸發(fā)性自檢。例如，主、從DSP通過SPI核對運算輸出量，若多次互檢的結(jié)果仍不一致，則由主、從DSP分別啟動自檢，找出故障源。主、從DSP的3層自檢機(jī)制流程如圖2所示。(2)控制器互檢與切換控制終端在正常運行模式下，內(nèi)部的主、從DSP間將通過高速的SPI總線核對彼此在運行中的關(guān)鍵控制信息。所謂關(guān)鍵控制信息是指數(shù)模量的采樣值、CAN總線上收發(fā)的遠(yuǎn)程控制指令或采樣數(shù)據(jù)、CPU運算中的重要結(jié)果和預(yù)輸出的數(shù)模量等。若各自獨立同步運行的主、從DSP之間的關(guān)鍵信息相同，則選擇主DSPl對外部進(jìn)行輸出。若彼此的關(guān)鍵信息不同，則主、從DSP在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行重新采樣計算、申請副本數(shù)據(jù)并核對彼此信息。在規(guī)定的時間內(nèi)若彼此的信息仍不相同，則采用上文提到的控制器故障自檢方式，檢測出故障源并應(yīng)用切換機(jī)制，數(shù)據(jù)流通過無故障的控制通道進(jìn)行輸出。下面通過控制器互檢與切換機(jī)制，實現(xiàn)控制終端的容錯控制，如圖3所示。如圖3所示，主、從控制器同時接收外部的數(shù)/模量輸入。二者經(jīng)過獨立的運算處理，均輸出相應(yīng)的控制量，分別記為輸出通道A與輸出通道B，并送至比較器進(jìn)行比較。當(dāng)二者輸出的控制量不同，比較器向主從控制器發(fā)出反饋信號，提示主、從DSP開啟故障自檢并通過SPI總線實時核對彼此信息，若二者信息相同，則控制量由主控制器輸出通道(默認(rèn)通道)輸出。若多次核對信息仍不相同，則通過故障自檢判斷是哪一個控制器出現(xiàn)故障，并提示控制器輸出相應(yīng)的選通信號。選通電路接收來自控制器的選通信號，通過相應(yīng)門電路及模擬開關(guān)使能，將輸出通道切換至無故障控制器通道，輸出相應(yīng)的控制量，從而實現(xiàn)控制器的互檢、切換功能。
具體實施方式
六:下面結(jié)合圖4給出一個具體實施例。本發(fā)明所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端應(yīng)用于小型商用支線飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)中，可以有效地保證駕駛艙系統(tǒng)的正常運行，避免事故的發(fā)生。如圖4所示。數(shù)模I/O板和雙冗余DSP控制板組成一個控制終端，作為航空電子系統(tǒng)主控制終端，與其它控制終端用雙冗余CAN總線連接。主控制終端嵌入于座艙控制系統(tǒng)內(nèi)，與上位機(jī)、顯示/操作面板進(jìn)行連接，輔助駕駛員有效地掌握飛行控制信息與監(jiān)管各類機(jī)載電子設(shè)備。從控制終端分布式嵌入于航電子系統(tǒng)中，實現(xiàn)對本地電子設(shè)備的監(jiān)管，驅(qū)動各類電氣負(fù)載，完成數(shù)字/模擬信號的采集與輸出。主控制終端與從控制終端間通過雙模熱冗余的CAN總線(ARINC825總線)互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與控制命令的傳輸。本發(fā)明提出的基于雙DSP的熱冗余CAN高容錯性控制終端。
權(quán)利要求
1.基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端，其特征在于，它包括數(shù)模I/O板和雙冗余DSP控制板， 雙冗余DSP控制板包括主DSP (I)、從DSP (2)、第一 CAN收發(fā)模塊(3)、第二 CAN收發(fā)模塊(4 )、第三CAN收發(fā)模塊(5 )和第四CAN收發(fā)模塊(6 )， 數(shù)模I/O板包括電源模塊(7 )、ADC模塊(8 )、第一 RS232通信模塊(9 )、第二 RS232通信模塊(10)、CPLD (11), PWM模塊(12)和PWM濾波自檢模塊(13)， 主DSP (I)和從DSP (2)之間通過SPI串行總線進(jìn)行通信， 電源模塊(7)的主電源電路和從電源電路為冗余備份結(jié)構(gòu)，電源模塊(7)為主DSP (I)和從DSP (2)供電； ADC模塊(8)與主DSP (I)之間通過第一過程總線連接，第一過程總線上還掛接第一CAN收發(fā)模塊(3 )、第三CAN收發(fā)模塊(5 )、第一 RS232通信模塊(9 )、CPLD (11)和PWM模塊(12)； ADC模塊(8)與從DSP (2)之間通過第二過程總線連接，第二過程總線上還掛接第二CAN收發(fā)模塊(4)、第四CAN收發(fā)模塊(6)、第二 RS232通信模塊(10)、CPLD (11)和PWM模塊(12)，PWM模塊(12)的自檢信號輸出端與PWM濾波自檢模塊(13)的自檢信號輸入端相連，PWM濾波自檢模塊(13)的自檢信號輸出端與ADC模塊(8)的PWM濾波自檢信號模擬量輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于雙DSP的熱`冗余CAN總線高容錯性控制終端，其特征在于，它還包括開關(guān)量輸入輸出模塊(14),開關(guān)量輸入輸出模塊(14)的輸入輸出端與CPLD (11)的輸入輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端，其特征在于，它還包括PWM調(diào)光驅(qū)動模塊(15)，PWM調(diào)光驅(qū)動模塊(15)的輸入端與PWM模塊(12)的輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端，其特征在于，它還包括模擬量輸入模塊(16)和模擬量輸入自檢模塊(17),模擬量輸入模塊(16)的輸出端與ADC模塊(8)的外部模擬量輸入端相連，模擬量輸入自檢模塊(17)的模擬量自檢信號輸出端與ADC模塊(8)的模擬量自檢信號輸入端相連。
5.基于權(quán)利要求4所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的容錯控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟Al、對主、從DSP進(jìn)行任務(wù)同步及時鐘校對； 步驟A2、啟動初始化自檢，并判斷系統(tǒng)是否存在故障， 如果系統(tǒng)存在故障，執(zhí)行步驟A6 ;如果系統(tǒng)不存在故障，執(zhí)行步驟A3 ； 步驟A3、判斷SPI互檢信息是否相同， 如果相同，執(zhí)行步驟A4 ;如果不同，執(zhí)行步驟A5 ； 步驟A4、啟動周期性自檢，并判斷系統(tǒng)是否存在故障， 如果系統(tǒng)存在故障，執(zhí)行步驟A6 ;如果系統(tǒng)不存在故障，返回執(zhí)行步驟A4 ； 步驟A5、按控制器切換機(jī)制輸出數(shù)據(jù)，完成容錯控制； 步驟A6、尋找并解決故障,完成各錯控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的容錯控制方法，其特征在于，步驟A3中的SPI互檢信息為:控制終端在正常運行模式下，主DSP (I)和從DSP (2)之間將通過高速的SPI總線核對彼此在運行中的關(guān)鍵控制信息，所述關(guān)鍵控制信息包括模量的采樣值、CAN總線上收發(fā)的遠(yuǎn)程控制指令或采樣數(shù)據(jù)、主DSP (I)和從DSP(2)運算的重要結(jié)果和預(yù)輸出的數(shù)模量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端的容錯控制方法，其特征在于，步驟A5所述的控制器切換機(jī)制為: 若各自獨立同步運行的主DSP (I)和從DSP (2)之間的關(guān)鍵信息相同，則選擇主DSP(I)對外部進(jìn)行輸出； 若主DSP (I)和從DSP (2)之間的關(guān)鍵信息不同，則主DSP (I)和從DSP (2)在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行重新采樣計算、申請副本數(shù)據(jù)并核對彼此信息； 重新采樣后，若主DSP (I)和從DSP (2)的關(guān)鍵信息仍不相同，則采用控制器故障自檢方式，檢測出故障源并應(yīng)用切換機(jī)制，數(shù)據(jù)流通過無故障的控制通道進(jìn)行輸出，實現(xiàn)控制終端的容 錯控制。
全文摘要
基于雙DSP的熱冗余CAN總線高容錯性控制終端及容錯控制方法，屬于自動化控制領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有分布式控制系統(tǒng)內(nèi)的控制終端大多采用冷備份，易造成控制失效、數(shù)據(jù)丟失和傳輸超時等問題；以及現(xiàn)有的容錯機(jī)制不夠完善的問題。本發(fā)明包括數(shù)模I/O板和雙冗余DSP控制板，雙冗余DSP控制板包括主DSP、從DSP、第一CAN收發(fā)模塊、第二CAN收發(fā)模塊、第三CAN收發(fā)模塊和第四CAN收發(fā)模塊，數(shù)模I/O板包括電源模塊、ADC模塊、第一RS232通信模塊、第二RS232通信模塊、CPLD、PWM模塊和PWM濾波自檢模塊，主DSP和從DSP構(gòu)成冗余，采用自檢和互檢兩種方式解決控制器故障。
文檔編號G05B19/418GK103149907SQ201310060128
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者劉曉勝, 海天翔, 張鵬宇, 徐殿國 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)