一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，包括整機(jī)加電電路，看門狗開機(jī)電路，電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路，端口關(guān)機(jī)電路，對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別串聯(lián)設(shè)置的或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路，分別設(shè)置在主機(jī)或備機(jī)電源輸入端的控制繼電器。本發(fā)明所述的控制方法，通過(guò)對(duì)自身工作狀態(tài)與供電狀況監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)完成備份單機(jī)間的加電切換管理；利用對(duì)單機(jī)讀寫操作的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作單機(jī)的故障監(jiān)測(cè)和反饋，完成對(duì)主機(jī)和備機(jī)之間的自動(dòng)切換；通過(guò)對(duì)單機(jī)電源的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作單機(jī)在電源故障時(shí)的監(jiān)測(cè)和反饋，完成對(duì)主機(jī)和備機(jī)之間的自動(dòng)切換；通過(guò)對(duì)加電單機(jī)的端口控制，能夠在其加電后就對(duì)其他單機(jī)實(shí)現(xiàn)斷電處理，保證冷備份的工作狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)主動(dòng)切換，可靠性高。
【專利說(shuō)明】一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子信息【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，星載計(jì)算機(jī)為了實(shí)現(xiàn)高可靠、長(zhǎng)壽命的設(shè)計(jì)目標(biāo)，多采用雙機(jī)冷備份的冗余設(shè)計(jì)，其中兩個(gè)單機(jī)分別命名為主機(jī)與備機(jī)，在同一時(shí)間只有一臺(tái)單機(jī)進(jìn)行工作。兩者之間通過(guò)外部直接指令控制繼電器簧片的吸合與斷開來(lái)實(shí)現(xiàn)備份雙機(jī)的加斷電管理。直接指令在控制繼電器實(shí)現(xiàn)加斷電功能時(shí)，其控制方法如圖1所示。雖然其控制方法和依賴的控制電路簡(jiǎn)單，但是僅依靠直接指令來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余備份的加斷電切換，不僅降低了系統(tǒng)可靠性，而且當(dāng)衛(wèi)星處于非地面站控制區(qū)域，星載計(jì)算機(jī)由于不具備自治能力，一旦發(fā)生故障將會(huì)影響整星的正常工作。例如若某單機(jī)加電指令異常，該單機(jī)將不能加電工作失去備份的作用，無(wú)法確保整星任務(wù)的順利執(zhí)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠主動(dòng)完成雙機(jī)之間的冗余切換，可靠性高的冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]本發(fā)明一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，包括，
[0006]用于在整機(jī)加電后分別向主機(jī)發(fā)送主機(jī)加電指令，向備機(jī)發(fā)送備機(jī)關(guān)電指令的整機(jī)加電電路；
[0007]對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的看門狗開機(jī)電路；看門狗開機(jī)電路用于對(duì)應(yīng)的單機(jī)加電后，以加電單機(jī)的I/o端口的讀寫操作信號(hào)作為喂狗信號(hào)，一旦未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)喂狗，加電單機(jī)對(duì)未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令；
[0008]對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路；電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路用于監(jiān)測(cè)單機(jī)加電后單機(jī)的電源電壓，一旦電源低于約定閾值該電路會(huì)對(duì)未加電單機(jī)發(fā)送開機(jī)指令；
[0009]對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的端口關(guān)機(jī)電路；端口關(guān)機(jī)電路用于對(duì)應(yīng)的單機(jī)加電后，對(duì)其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令；
[0010]對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別串聯(lián)設(shè)置的或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路；或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路用于間接開機(jī)或關(guān)機(jī)指令的發(fā)送；主機(jī)的開機(jī)或門邏輯電路的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)的主機(jī)加電指令、看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令，開機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出主機(jī)的間接開機(jī)指令；主機(jī)的關(guān)機(jī)或門邏輯電路的輸入端接入對(duì)應(yīng)的端口關(guān)機(jī)指令，關(guān)機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；備機(jī)的開機(jī)或門邏輯電路的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)的看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令，開機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出備機(jī)的間接開機(jī)指令；備機(jī)的關(guān)機(jī)或門邏輯電路的輸入端接入對(duì)應(yīng)的備機(jī)關(guān)電指令和端口關(guān)機(jī)指令，關(guān)機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；
[0011]分別設(shè)置在主機(jī)或備機(jī)電源輸入端的控制繼電器；控制繼電器包括控制端并聯(lián)的間接控制繼電器和直接控制繼電器，對(duì)應(yīng)單機(jī)的直接開關(guān)機(jī)指令接入到直接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端；對(duì)應(yīng)單機(jī)的間接開關(guān)機(jī)指令接入到間接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端。
[0012]優(yōu)選的，整機(jī)加電電路包括串聯(lián)的電源監(jiān)測(cè)電路和反相器，電源監(jiān)測(cè)電路的輸入端分別連接加主機(jī)電源和公共電源。
[0013]優(yōu)選的，看門狗開機(jī)電路包括串聯(lián)的計(jì)數(shù)器、移位寄存器和三輸入與非門；用于提供喂狗時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸入端連接喂狗信號(hào)；移位寄存器和三輸入與非門用于根據(jù)喂狗信號(hào)得到對(duì)未加電單機(jī)的看門狗開機(jī)指令。
[0014]優(yōu)選的，電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路包括串聯(lián)的電源監(jiān)測(cè)電路和單穩(wěn)電路，電源監(jiān)測(cè)電路的輸入端分別連接對(duì)應(yīng)單機(jī)的電源和公共電源。
[0015]優(yōu)選的，端口關(guān)機(jī)電路包括串聯(lián)的D型觸發(fā)器和與門；D型觸發(fā)器的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)單機(jī)的工作信號(hào)、I/o端口譯碼信號(hào)和復(fù)位信號(hào)。
[0016]本發(fā)明一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法，包括，
[0017]a.進(jìn)行初始化，給整機(jī)供電后，分別向主機(jī)發(fā)送主機(jī)加電指令，向備機(jī)發(fā)送備機(jī)關(guān)電指令；
[0018]b.監(jiān)測(cè)整機(jī)中加電單機(jī)的I/O端口的讀寫操作，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)加電單機(jī)沒(méi)有進(jìn)行讀寫操作，則向未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令；
[0019]c.監(jiān)測(cè)加電單機(jī)電源，如果加電單機(jī)電源低于門檻電壓時(shí)，則向未加電單價(jià)發(fā)送電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令；
[0020]d.當(dāng)整機(jī)中任意一個(gè)單機(jī)加電后，均向其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令；
[0021]e.步驟a中的主機(jī)加電指令，步驟b中看門狗開機(jī)指令和步驟c中對(duì)應(yīng)主機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到主機(jī)的間接開機(jī)指令；步驟b中看門狗開機(jī)指令和步驟c中對(duì)應(yīng)備機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到備機(jī)的間接開機(jī)指令；
[0022]f.步驟d中對(duì)應(yīng)主機(jī)的端口關(guān)機(jī)指令經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；步驟a中的備機(jī)關(guān)電指令，步驟d中對(duì)應(yīng)備機(jī)的端口關(guān)機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；
[0023]g.單機(jī)的間接開關(guān)機(jī)指令與直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后作為控制信號(hào)對(duì)該單機(jī)實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)控制。
[0024]優(yōu)選的，步驟b中，通過(guò)看門狗電路實(shí)現(xiàn)對(duì)加電單機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以加電單機(jī)的I/O端口的讀寫操作信號(hào)作為對(duì)應(yīng)看門狗電路的喂狗信號(hào)，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未完成喂狗，則向未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令。
[0025]優(yōu)選的，步驟g中，各單機(jī)的電源輸入端分別設(shè)置有控制端并聯(lián)的直接控制繼電器和間接控制繼電器；各單機(jī)的控制信號(hào)中，間接開關(guān)機(jī)指令接入到對(duì)應(yīng)的間接控制繼電器，直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后接入到對(duì)應(yīng)的直接控制繼電器中實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)控制。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0027]本發(fā)明通過(guò)設(shè)備對(duì)自身工作狀態(tài)與供電狀況監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)完成備份單機(jī)間的加電切換管理；利用對(duì)單機(jī)讀寫操作的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作單機(jī)的故障監(jiān)測(cè)和反饋，完成對(duì)主機(jī)和備機(jī)之間的自動(dòng)切換；通過(guò)對(duì)單機(jī)電源的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作單機(jī)在電源故障時(shí)的監(jiān)測(cè)和反饋，完成對(duì)王機(jī)和備機(jī)之間的自動(dòng)切換；通過(guò)對(duì)加電單機(jī)的端口控制，能夠在其加電后就對(duì)其他單機(jī)實(shí)現(xiàn)斷電處理，保證冷備份的工作狀態(tài)；利用或門邏輯電路對(duì)同一主機(jī)接收到的開機(jī)或關(guān)機(jī)指令進(jìn)行或處理，實(shí)現(xiàn)冗余備份的加電切換，保證其冗余備份的可靠性；最后改變現(xiàn)有雙機(jī)切換中由直接指令執(zhí)行的單一控制，將間接指令和直接指令并聯(lián)對(duì)每個(gè)單機(jī)都進(jìn)行開關(guān)機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)兩者互為備份的備份控制，消除了整機(jī)單點(diǎn)，提高了星載計(jì)算機(jī)的可靠性，能夠保證衛(wèi)星處于非地面站控制區(qū)域時(shí)，星載計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自我管理與切換，確保衛(wèi)星任務(wù)連續(xù)受控。
[0028]進(jìn)一步的，分別通過(guò)對(duì)各電路的具體設(shè)置，能夠保證其信號(hào)的穩(wěn)定產(chǎn)生和傳遞，保證了間接指令的可靠性，利用看門狗電路實(shí)現(xiàn)對(duì)其I/o端口讀寫操作的監(jiān)測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定；通過(guò)控制端并聯(lián)的繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)間接和直接開關(guān)機(jī)指令的雙通路控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中直接指令控制繼電器加斷電功能示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)例中所述的整機(jī)加電電路的結(jié)構(gòu)邏輯原理圖。
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)例中所述的看門狗開機(jī)電路的結(jié)構(gòu)邏輯原理圖。
[0032]圖4為本發(fā)明實(shí)例中所述的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路的結(jié)構(gòu)邏輯原理圖；其中，4a為主機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路，4b為備機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路。
[0033]圖5為本發(fā)明實(shí)例中所述的端口關(guān)機(jī)電路的結(jié)構(gòu)邏輯原理圖。
[0034]圖6為本發(fā)明實(shí)例中所述的間接開關(guān)機(jī)指令生成示意框圖；其中，6a為主機(jī)的間接開機(jī)指令生成示意框圖，6b為備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令生成示意框圖。
[0035]圖7為本發(fā)明實(shí)例中所述的繼電器的控制連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0037]本發(fā)明一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，包括，
[0038]用于在整機(jī)加電后分別向主機(jī)發(fā)送主機(jī)加電指令，向備機(jī)發(fā)送備機(jī)關(guān)電指令的整機(jī)加電電路，如圖2所示；對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的看門狗開機(jī)電路；如圖3所示，看門狗開機(jī)電路用于對(duì)應(yīng)的單機(jī)加電后，以加電單機(jī)的I/O端口的讀寫操作信號(hào)作為喂狗信號(hào)，一旦未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)喂狗，加電單機(jī)對(duì)未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令；對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路；如圖4所示，電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路用于監(jiān)測(cè)單機(jī)加電后單機(jī)的電源電壓，一旦電源低于約定閾值該電路會(huì)對(duì)未加電單機(jī)發(fā)送開機(jī)指令；對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的端口關(guān)機(jī)電路；如圖5所示，端口關(guān)機(jī)電路用于對(duì)應(yīng)的單機(jī)加電后，對(duì)其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令；如圖6所示，對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別串聯(lián)設(shè)置的或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路；或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路用于間接開機(jī)或關(guān)機(jī)指令的發(fā)送；主機(jī)的開機(jī)或門邏輯電路的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)的主機(jī)加電指令、看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令，開機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出主機(jī)的間接開機(jī)指令；主機(jī)的關(guān)機(jī)或門邏輯電路的輸入端接入對(duì)應(yīng)的端口關(guān)機(jī)指令，關(guān)機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；備機(jī)的開機(jī)或門邏輯電路的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)的看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令，開機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出備機(jī)的間接開機(jī)指令；備機(jī)的關(guān)機(jī)或門邏輯電路的輸入端接入對(duì)應(yīng)的備機(jī)關(guān)電指令和端口關(guān)機(jī)指令，關(guān)機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；如圖7所示，分別設(shè)置在主機(jī)或備機(jī)電源輸入端的控制繼電器；控制繼電器包括控制端并聯(lián)的間接控制繼電器和直接控制繼電器，對(duì)應(yīng)單機(jī)的直接開關(guān)機(jī)指令接入到直接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端；對(duì)應(yīng)單機(jī)的間接開關(guān)機(jī)指令接入到間接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端。
[0039]其中，如圖2所示，整機(jī)加電電路包括串聯(lián)的電源監(jiān)測(cè)電路和反相器，電源監(jiān)測(cè)電路的輸入端分別連接加主機(jī)電源和公共電源。如圖3所示，看門狗開機(jī)電路包括串聯(lián)的計(jì)數(shù)器、移位寄存器和三輸入與非門；用于提供喂狗時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸入端連接喂狗信號(hào)；移位寄存器和三輸入與非門用于根據(jù)喂狗信號(hào)得到對(duì)未加電單機(jī)的看門狗開機(jī)指令。如圖4所示，電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路包括串聯(lián)的電源監(jiān)測(cè)電路和單穩(wěn)電路，電源監(jiān)測(cè)電路的輸入端分別連接對(duì)應(yīng)單機(jī)的電源和公共電源。如圖5所示，端口關(guān)機(jī)電路包括串聯(lián)的D型觸發(fā)器和與門；D型觸發(fā)器的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)單機(jī)的工作信號(hào)、I/O端口譯碼信號(hào)和復(fù)位信號(hào)。
[0040]本發(fā)明一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法，包括，
[0041]a.進(jìn)行初始化，給整機(jī)供電后，分別向主機(jī)發(fā)送主機(jī)加電指令，向備機(jī)發(fā)送備機(jī)關(guān)電指令；
[0042]b.監(jiān)測(cè)整機(jī)中加電單機(jī)的I/O端口的讀寫操作，也就是執(zhí)行看門狗喂狗操作，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)加電單機(jī)沒(méi)有進(jìn)行讀寫操作，則向未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令；本優(yōu)選實(shí)例中，通過(guò)看門狗電路實(shí)現(xiàn)對(duì)加電單機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以加電單機(jī)的I/o端口的讀寫操作信號(hào)作為對(duì)應(yīng)看門狗電路的喂狗信號(hào)，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未完成喂狗，則向未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令。
[0043]c.監(jiān)測(cè)加電單機(jī)電源，如果加電單機(jī)電源低于門檻電壓時(shí)，則向未加電單價(jià)發(fā)送電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令；
[0044]d.當(dāng)整機(jī)中任意一個(gè)單機(jī)加電后，均向其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令；
[0045]e.步驟a中的主機(jī)加電指令，步驟b中看門狗開機(jī)指令和步驟c中對(duì)應(yīng)主機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到主機(jī)的間接開機(jī)指令；步驟b中看門狗開機(jī)指令和步驟c中對(duì)應(yīng)備機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到備機(jī)的間接開機(jī)指令；
[0046]f.步驟d中對(duì)應(yīng)主機(jī)的端口關(guān)機(jī)指令經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；步驟a中的備機(jī)關(guān)電指令，步驟d中對(duì)應(yīng)備機(jī)的端口關(guān)機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；
[0047]g.單機(jī)的間接開關(guān)機(jī)指令與直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后作為控制信號(hào)對(duì)該單機(jī)實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)控制。本優(yōu)選實(shí)例中，各單機(jī)的電源輸入端分別設(shè)置有控制端并聯(lián)的直接控制繼電器和間接控制繼電器；各單機(jī)的控制信號(hào)中，間接開關(guān)機(jī)指令接入到對(duì)應(yīng)的間接控制繼電器，直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后接入到對(duì)應(yīng)的直接控制繼電器中實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)控制。
[0048]具體的，本發(fā)明應(yīng)用到實(shí)際的冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)中時(shí)，首先進(jìn)行整機(jī)供電后，提供雙機(jī)中主機(jī)加電，備機(jī)關(guān)電的邏輯控制及電路。如圖2所示，其中，+5.5VA的主機(jī)電源和公共電源VCOM連接到MAX706T的電源監(jiān)測(cè)電路中，在其加電后，7腿會(huì)輸出負(fù)脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)反相器54HC14變?yōu)檎}沖再經(jīng)過(guò)反相驅(qū)動(dòng)就能夠作為繼電器的控制指令，從而實(shí)現(xiàn)開主機(jī)、關(guān)備機(jī)的功能。其中，公共電源VCOM無(wú)論主機(jī)或備機(jī)加電，該區(qū)域均有電。該邏輯控制方法和電路是在整機(jī)加電后必須執(zhí)行，對(duì)主機(jī)進(jìn)行加電，對(duì)備機(jī)進(jìn)行關(guān)電，從而實(shí)現(xiàn)冷備份的要求。
[0049]其次，無(wú)論是在主機(jī)還是備機(jī)在工作時(shí)，均要對(duì)工作單機(jī)進(jìn)行其讀寫操作的監(jiān)測(cè)，也就是要對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；本實(shí)例中通過(guò)與單機(jī)一一對(duì)應(yīng)的看門狗開機(jī)電路的設(shè)置來(lái)完成，以I/o端口讀寫操作作為喂狗操作，并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)未完成喂狗操作，看門狗開機(jī)電路會(huì)對(duì)未工作單機(jī)自動(dòng)發(fā)出開機(jī)指令。如圖3所示，其中，當(dāng)主機(jī)加電后運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，看門狗開機(jī)電路發(fā)出開備機(jī)指令；當(dāng)備機(jī)加電后運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，看門狗開機(jī)電路發(fā)出開主機(jī)指令。周期產(chǎn)生的喂狗信號(hào)為負(fù)脈沖信號(hào)，能夠確保移位寄存器54HC164與54HC4060輸出低電平信號(hào)，不會(huì)發(fā)出相應(yīng)的開機(jī)指令。當(dāng)喂狗信號(hào)未按規(guī)定周期產(chǎn)生，計(jì)數(shù)器54HC4060會(huì)輸出時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)會(huì)讓移位寄存器54HC164逐級(jí)輸出高電平，當(dāng)該電路的3腿、10腿輸出高電平，11腿輸出低電平時(shí)，三輸入與非門54HC10輸出低電平信號(hào)。三輸入與非門54HC10輸出的低電平信號(hào)經(jīng)相位取反后再經(jīng)過(guò)反相驅(qū)動(dòng)能夠作為繼電器控制指令，從而實(shí)現(xiàn)開主機(jī)或備機(jī)的功能。加電單機(jī)電源VCC連接在移位寄存器54HC164上，保證其與對(duì)應(yīng)單機(jī)的同步工作和監(jiān)測(cè)。
[0050]并且，無(wú)論是在主機(jī)還是備機(jī)在工作時(shí)，均要對(duì)工作單機(jī)進(jìn)行其電源的監(jiān)測(cè)，也就是要對(duì)供電是否正常的監(jiān)測(cè)；整機(jī)供電后，工作單機(jī)的電源監(jiān)測(cè)電路開始工作，當(dāng)加電單機(jī)電源低于門檻電壓時(shí)，電源監(jiān)測(cè)電路會(huì)自動(dòng)發(fā)出對(duì)未加電單機(jī)的開機(jī)指令。如圖4所示，在圖4a中，+5.5VA的主機(jī)電源和公共電源的分區(qū)VCOM連接到對(duì)應(yīng)主機(jī)的電源監(jiān)測(cè)電路D5中，在監(jiān)測(cè)到其電源出現(xiàn)問(wèn)題后，向備機(jī)發(fā)送開備機(jī)指令；在圖4b中，+5.5VB的備機(jī)電源的公共電源的分區(qū)VCC連接到對(duì)應(yīng)備機(jī)的電源監(jiān)測(cè)電路D4中，在監(jiān)測(cè)到其電源出現(xiàn)問(wèn)題后，向主機(jī)發(fā)送開主機(jī)指令。其中，電源監(jiān)測(cè)電路MAX706T的7腿與單穩(wěn)電路54HC123的3腿連接，加電后前者輸出低電平可確保后者不會(huì)輸出錯(cuò)誤指令。電源監(jiān)測(cè)電路MAX706T的5腿與單穩(wěn)電路54HC123的I腿連接，當(dāng)電源監(jiān)測(cè)電路MAX706T監(jiān)測(cè)到自身4腿的輸入電壓低于門檻電壓時(shí)，5腿的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖綇亩鴮?dǎo)致單穩(wěn)電路54HC123的13腿輸出正脈沖信號(hào)，之后將該信號(hào)經(jīng)過(guò)反相驅(qū)動(dòng)最終產(chǎn)生繼電器控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)未加電單機(jī)的開機(jī)功能。
[0051]然后，當(dāng)主機(jī)和備機(jī)同開時(shí)，后打開的單機(jī)經(jīng)I/O端口操作可發(fā)出關(guān)主機(jī)或備機(jī)指令，也就是在任意一個(gè)單機(jī)加電后，均要對(duì)其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令。如圖5所示，力口電單機(jī)的電源VCC接入到D型觸發(fā)器中，并且同時(shí)接入對(duì)應(yīng)單機(jī)的工作信號(hào)、I/O端口譯碼信號(hào)和復(fù)位信號(hào)；當(dāng)主機(jī)加電時(shí)，發(fā)出關(guān)備機(jī)指令；當(dāng)備機(jī)加電時(shí)，發(fā)出關(guān)主機(jī)指令。其中，D型觸發(fā)器54HC74的5腿與8腿分別和與門54HC08的I腿與2腿連接。上電后，復(fù)位信號(hào)確保與門54HC08的輸出為低電平，可確保不會(huì)輸出錯(cuò)誤指令。當(dāng)進(jìn)行端口操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生I/O端口譯碼信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生配置的工作信號(hào)SD (6) = I和SD (7) =0，此時(shí)D型觸發(fā)器54HC74的5腿與8腿的輸出均為高電平，與門54HC08的3腿輸出高電平信號(hào)；之后將該信號(hào)經(jīng)過(guò)反相驅(qū)動(dòng)最終產(chǎn)生繼電器控制指令，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)主機(jī)或關(guān)備機(jī)的功能。
[0052]最后，將上述電路產(chǎn)生的開、關(guān)機(jī)信號(hào)，進(jìn)行匯集并驅(qū)動(dòng)后，最終產(chǎn)生對(duì)繼電器控制的間接指令；如圖6所示，圖6a中的主機(jī)的間接開機(jī)指令由整機(jī)加電電路中的主機(jī)加電指令，看門狗開機(jī)電路中的看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)電路中的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到；圖6b中的備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令由由整機(jī)加電電路中的備機(jī)關(guān)機(jī)指令和端口關(guān)機(jī)電路中的端口關(guān)機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到。主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令由端口關(guān)機(jī)指令經(jīng)處理后得到，備機(jī)的間接開機(jī)指令由看門狗開機(jī)電路中的看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)電路中的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令經(jīng)處理后得到。
[0053]再將得到的間接開關(guān)機(jī)指令與直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后接入到控制端并聯(lián)的繼電器組中，對(duì)對(duì)應(yīng)的主機(jī)和備機(jī)進(jìn)行供電控制，如圖7所示，單機(jī)的電源輸入端都設(shè)置繼電器組，繼電器組中的間接繼電器輸入端接整機(jī)供電，直接繼電器的輸出端接單機(jī)供電，兩者的控制端并聯(lián)后接入控制信號(hào)，控制信號(hào)中的直接指令接入直接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端，間接指令接入間接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端。直接指令為外部輸入的負(fù)脈沖指令，與上述處理后得到的間接指令通過(guò)繼電器組實(shí)現(xiàn)直接指令與間接指令的備份，在間接指令和直接指令中只要有一個(gè)有效則能夠?qū)鋫浞莸娜哂嗉与娗袚Q進(jìn)行控制，提升星載計(jì)算機(jī)的自我監(jiān)測(cè)與管理能力。星載計(jì)算機(jī)通過(guò)自行產(chǎn)生的間接指令，無(wú)需外部直接指令，即可確保計(jì)算機(jī)內(nèi)部主機(jī)加電；當(dāng)衛(wèi)星處于非地面站控制區(qū)域或外部直接指令無(wú)效時(shí)，星載計(jì)算機(jī)一旦發(fā)生故障，能夠主動(dòng)完成雙機(jī)之間的冗余切換，確保整星任務(wù)的順利執(zhí)行。
[0054]再具體到雙機(jī)冷備份冗余架構(gòu)的星載計(jì)算機(jī)上，通過(guò)直接指令與間接指令實(shí)現(xiàn)主機(jī)與備機(jī)的加電切換。利用整機(jī)加電電路實(shí)現(xiàn)整機(jī)上電后，主機(jī)加電工作，備機(jī)關(guān)電不工作的初態(tài)確定；當(dāng)加電單機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，看門狗開機(jī)電路起效，給另一斷電單機(jī)加電。新啟動(dòng)的單機(jī)工作穩(wěn)定后通過(guò)端口關(guān)機(jī)電路關(guān)閉故障單機(jī)；當(dāng)加電單機(jī)出現(xiàn)電源故障時(shí)，電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路給另一斷電單機(jī)加電。新啟動(dòng)的單機(jī)工作穩(wěn)定后通過(guò)端口關(guān)機(jī)電路關(guān)閉故障單機(jī)。采用上述設(shè)計(jì)的星載計(jì)算機(jī)在軌運(yùn)行良好，未出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，順利完成了其深空探測(cè)的科研任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，包括， 用于在整機(jī)加電后分別向主機(jī)發(fā)送主機(jī)加電指令，向備機(jī)發(fā)送備機(jī)關(guān)電指令的整機(jī)加電電路； 對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的看門狗開機(jī)電路；看門狗開機(jī)電路用于對(duì)應(yīng)的單機(jī)加電后，以加電單機(jī)的I/o端口的讀寫操作信號(hào)作為喂狗信號(hào)，一旦未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)喂狗，加電單機(jī)對(duì)未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令； 對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路；電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路用于監(jiān)測(cè)單機(jī)加電后單機(jī)的電源電壓，一旦電源低于約定閾值該電路會(huì)對(duì)未加電單機(jī)發(fā)送開機(jī)指令； 對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別設(shè)置的端口關(guān)機(jī)電路；端口關(guān)機(jī)電路用于對(duì)應(yīng)的單機(jī)加電后，對(duì)其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令； 對(duì)應(yīng)每個(gè)單機(jī)分別串聯(lián)設(shè)置的或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路；或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路用于間接開機(jī)或關(guān)機(jī)指令的發(fā)送；主機(jī)的開機(jī)或門邏輯電路的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)的主機(jī)加電指令、看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令，開機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出主機(jī)的間接開機(jī)指令；主機(jī)的關(guān)機(jī)或門邏輯電路的輸入端接入對(duì)應(yīng)的端口關(guān)機(jī)指令，關(guān)機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；備機(jī)的開機(jī)或門邏輯電路的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)的看門狗開機(jī)指令和電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令，開機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出備機(jī)的間接開機(jī)指令；備機(jī)的關(guān)機(jī)或門邏輯電路的輸入端接入對(duì)應(yīng)的備機(jī)關(guān)電指令和端口關(guān)機(jī)指令，關(guān)機(jī)反相驅(qū)動(dòng)電路輸出端輸出備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令； 分別設(shè)置在主機(jī)或備機(jī)電源輸入端的控制繼電器；控制繼電器包括控制端并聯(lián)的間接控制繼電器和直接控制繼電器，對(duì)應(yīng)單機(jī)的直接開關(guān)機(jī)指令接入到直接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端；對(duì)應(yīng)單機(jī)的間接開關(guān)機(jī)指令接入到間接繼電器的對(duì)應(yīng)控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，整機(jī)加電電路包括串聯(lián)的電源監(jiān)測(cè)電路和反相器，電源監(jiān)測(cè)電路的輸入端分別連接加主機(jī)電源和公共電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，看門狗開機(jī)電路包括串聯(lián)的計(jì)數(shù)器、移位寄存器和三輸入與非門；用于提供喂狗時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸入端連接喂狗信號(hào)；移位寄存器和三輸入與非門用于根據(jù)喂狗信號(hào)得到對(duì)未加電單機(jī)的看門狗開機(jī)指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，電源監(jiān)測(cè)開機(jī)電路包括串聯(lián)的電源監(jiān)測(cè)電路和單穩(wěn)電路，電源監(jiān)測(cè)電路的輸入端分別連接對(duì)應(yīng)單機(jī)的電源和公共電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，端口關(guān)機(jī)電路包括串聯(lián)的D型觸發(fā)器和與門；D型觸發(fā)器的輸入端分別接入對(duì)應(yīng)單機(jī)的工作信號(hào)、I/O端口譯碼信號(hào)和復(fù)位信號(hào)。
6.一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法，其特征在于，包括， a.進(jìn)行初始化，給整機(jī)供電后，分別向主機(jī)發(fā)送主機(jī)加電指令，向備機(jī)發(fā)送備機(jī)關(guān)電指令； b.監(jiān)測(cè)整機(jī)中加電單機(jī)的I/O端口的讀寫操作，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)加電單機(jī)沒(méi)有進(jìn)行讀寫操作，則向未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令； C.監(jiān)測(cè)加電單機(jī)電源，如果加電單機(jī)電源低于門檻電壓時(shí)，則向未加電單價(jià)發(fā)送電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令； d.當(dāng)整機(jī)中任意一個(gè)單機(jī)加電后，均向其他單機(jī)發(fā)送端口關(guān)機(jī)指令； e.步驟a中的主機(jī)加電指令，步驟b中看門狗開機(jī)指令和步驟c中對(duì)應(yīng)主機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到主機(jī)的間接開機(jī)指令；步驟b中看門狗開機(jī)指令和步驟c中對(duì)應(yīng)備機(jī)的電源監(jiān)測(cè)開機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到備機(jī)的間接開機(jī)指令； f.步驟d中對(duì)應(yīng)主機(jī)的端口關(guān)機(jī)指令經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到主機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令；步驟a中的備機(jī)關(guān)電指令，步驟d中對(duì)應(yīng)備機(jī)的端口關(guān)機(jī)指令一同經(jīng)或門邏輯電路和反相驅(qū)動(dòng)電路處理得到備機(jī)的間接關(guān)機(jī)指令； g.單機(jī)的間接開關(guān)機(jī)指令與直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后作為控制信號(hào)對(duì)該單機(jī)實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法，其特征在于，步驟b中，通過(guò)看門狗電路實(shí)現(xiàn)對(duì)加電單機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以加電單機(jī)的I/O端口的讀寫操作信號(hào)作為對(duì)應(yīng)看門狗電路的喂狗信號(hào)，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未完成喂狗，則向未加電單機(jī)發(fā)送看門狗開機(jī)指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種冷備份冗余星載計(jì)算機(jī)的加電切換控制方法，其特征在于，步驟g中，各單機(jī)的電源輸入端分別設(shè)置有控制端并聯(lián)的直接控制繼電器和間接控制繼電器；各單機(jī)的控制信號(hào)中，間接開關(guān)機(jī)指令接入到對(duì)應(yīng)的間接控制繼電器，直接開關(guān)機(jī)指令并聯(lián)后接入到對(duì)應(yīng)的直接控制繼電器中實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)控制。
【文檔編號(hào)】G06F11/16GK104407948SQ201410712859
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】伊嵐, 何海峰, 劉曙蓉, 佘星星 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七一研究所