專利名稱：一種多模電子系統(tǒng)的組合同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多模電子系統(tǒng)中多模之間的同步運行方法，特別是一種 多模電子系統(tǒng)的組合同步方法。
背景技術(shù)：
在電子系統(tǒng)中，為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，在電路、模塊或系統(tǒng)級 一般采用多個相同功能的冗余結(jié)構(gòu)，這樣的功能相同的冗余結(jié)構(gòu)稱作多模。 在這樣的冗余系統(tǒng)中，同步是關(guān)鍵，只有同步運行，冗余才有意義。以往的 同步常采用純軟件或純硬件的方式。(1) 軟件方式在以雙口 RAM (Radom Access Memory)為多模之間同步媒體的電子 系統(tǒng)中，對任意一模來說，通過雙口RAM向其余各模雙口RAM的指定地 址中寫入特定同步標(biāo)識，在規(guī)定的時間內(nèi)如果檢索出其余各模發(fā)出的同步標(biāo) 識，則認(rèn)為同步成功，各模可以繼續(xù)往下走，否則同步不成功，做相應(yīng)的處 理。這種方式的優(yōu)點是靈活性高，同步標(biāo)識可由軟件人指定。但同時又存 在缺點為了檢測出同步標(biāo)識，自身微處理器在發(fā)出自己的同步標(biāo)識后需要 軟件不停的訪問雙口 RAM，浪費了微處理器大量的時間，而這種方式比較 耗時，且冗余模塊之間的同步時間范圍在幾十甚至到幾百個指令周期內(nèi)，因 此同步效果欠佳，精度也不高。(2) 硬件方式在硬件方式中，通常在每個單模中設(shè)置冗余的多位計數(shù)器和表決器，產(chǎn) 生精確的中斷信號作為同步信號。這種方式的優(yōu)點是，同步時間范圍窄，精度高，但它也存在缺點由于 在時間差異上要求太高，往往又會漏掉本來功能正確的模塊，而誤認(rèn)為是有 故障發(fā)生，使得同步較難進(jìn)行，由于同步周期由計數(shù)器初值決定，產(chǎn)生固定 的同步周期，同時占用較多的硬件資源。發(fā)明內(nèi)容針對上述軟件方式的同步精度低和硬件方式的周期固定、資源消耗大的 缺點，本發(fā)明的目的在于，提供一種多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，該方法 在多模冗余系統(tǒng)設(shè)計中，采用軟同步與硬同步、細(xì)同步與粗同步相結(jié)合的組 合同步策略，有效解決了同步靈活性和同步精度的問題。 為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，在電子系統(tǒng)中各模塊互為冗余，各 模塊以微處理器(微處理器即CPU，為各冗余功能單元的核心器件)為核 心電路，同時完成相同的操作或任務(wù)；其特征在于，為保證系統(tǒng)中多模同步 的有效性和成功率，將電子系統(tǒng)內(nèi)各模之間的軟同步與硬同步、細(xì)同步與粗 同步結(jié)合在一起形成組合同步機(jī)制，具體包括下列步驟1) 設(shè)置用于進(jìn)行多模同步的同步控制器，該同步控制器由同步串行接 口電路、讀寫控制電路、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器以及READY產(chǎn)生電路組 成；其中，讀寫控制電路分別與同步串行接口電路、發(fā)送緩沖器相連，接收 緩沖器與READY產(chǎn)生電路相連。2) 粗同步讀寫控制電路接收來自微處理器的設(shè)備訪問，當(dāng)需要同步 時，微處理器內(nèi)的軟件通過該同步串行接口電路向其余冗余模塊發(fā)送同步識 別碼，接下來進(jìn)行檢測等待， 一直等到接收它們的識別碼，表示粗同步完成， 實現(xiàn)一個寬時段范圍的粗略同步；3) 細(xì)同步粗同步完成后即可進(jìn)行細(xì)同步，細(xì)同步將實現(xiàn)指令級的同 步，軟件發(fā)出特定指令，通過讀寫控制電路將發(fā)送緩沖器置位，使得細(xì)同步信號有效，輸出到其余的冗余模塊，同時通過READY產(chǎn)生電路從接收緩沖 器接收來自其余冗余模塊的細(xì)同步信號，并產(chǎn)生READY信號，送往微處理 器。通過READY信號將多模的微處理器拉到同一指令的執(zhí)行。本發(fā)明的多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，在多模電子系統(tǒng)中，同步可以 發(fā)生在任意一條指令上，使各模的同步達(dá)到指令級的精度，并且硬件資源與 純硬件方式相比，減少60%。


圖1是本發(fā)明的多模電子系統(tǒng)的組合同步方法所用的電路圖； 圖2是本發(fā)明的一個同步過程流程圖； 圖3是粗同步流程具體流程圖 圖4是細(xì)同步流程具體流程圖以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明具體實施方式
參見圖l，本發(fā)明的多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，在電子系統(tǒng)中各模 塊互為冗余，各模塊以微處理器為核心電路，同時完成相同的操作或任務(wù)； 其特征在于，將電子系統(tǒng)內(nèi)各模之間的軟同步與硬同步、細(xì)同步與粗同步結(jié) 合在一起形成組合同步機(jī)制，具體包括下列步驟1) 設(shè)置一個多模同步的同步控制器，該同步控制器由同步串行接口電 路、讀寫控制電路、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器以及READY產(chǎn)生電路組成； 其中，讀寫控制電路與同步串行接口電路、發(fā)送緩沖器相連，接收緩沖器與READY產(chǎn)生電路相連；2) 粗同步讀寫控制電路接收來自微處理器的訪問，當(dāng)需要同步時，微處理器內(nèi)的軟件通過該同步串行接口電路向其余冗余模塊發(fā)送同步識別 碼，接下來進(jìn)行檢測等待， 一直等到接收它們的識別碼，表示粗同步完成，實現(xiàn)一個寬時段范圍的粗略同步；3)細(xì)同步細(xì)同步實現(xiàn)指令級的同步，微處理器內(nèi)的軟件發(fā)出特定指 令，通過讀寫控制電路將發(fā)送緩沖器置位，使得細(xì)同步信號有效，輸出到其余的冗余模塊，同時通過READY產(chǎn)生電路從接收緩沖器接收來自其余冗余 模塊的細(xì)同步信號，并產(chǎn)生READY信號，送往微處理器，通過READY信 號將多模的微處理器拉到同一指令的執(zhí)行。在細(xì)同步中，READY產(chǎn)生電路實現(xiàn)如下的功能-1) 一模方式下，不檢測同步輸入信號，程序繼續(xù)進(jìn)行；2) 二模方式時，等待直到另外一模的細(xì)同步信號到來，程序再繼續(xù)進(jìn)行；3) 三模方式時，如果另外兩模的細(xì)同步信號都到來，則程序繼續(xù)進(jìn)行; 如果另外兩模中有一模的細(xì)同步信號到來，則最多再等待一定的時鐘周期， 程序繼續(xù)進(jìn)行，該時鐘周期數(shù)由程序軟件配置。實施同步的方法是利用同步電路首先進(jìn)行粗同步，再進(jìn)行細(xì)同步，圖2 給出了一個具體的實施過程流程1) 微處理器向同步串行接口寫入同步標(biāo)識"AA";2) 接收同步串行接口數(shù)據(jù)；3) 判斷是否收到期望數(shù)量冗余模塊的"AA"，如果收到，進(jìn)行下一步 驟4)，如果沒有收到，則判斷是否超時，若已經(jīng)超時，則進(jìn)行下一步驟4)， 若沒有超時，返回步驟2);4) 訪問同步信號寄存器；5) 將產(chǎn)生READY送給微處理器。以三模冗余的電子系統(tǒng)為例，本組合同步方法的具體實施過程如下 系統(tǒng)通常以三模形式正常運行。此時，三個同構(gòu)的功能模塊通過粗同步 過程、細(xì)同步過程來保證彼此同步。粗同步過程、細(xì)同步過程中又分別鑲嵌著硬同步(通過硬件電路)和軟同步(通過軟件)。其中，粗同步的過程為各模塊利用軟件通過同步串口發(fā)送或接收同步 識別碼，并進(jìn)行判斷，接收成功則粗同步完成。例如對于冗余系統(tǒng)中的A 模來說，進(jìn)行粗同步時，通過同步串口向B模和C模寫固定標(biāo)識字符"55"， 接著通過讀同步串口采集其余兩模的同步標(biāo)識，如果其余兩模的同步標(biāo)識字 符"55"在限定的時間內(nèi)到來，則粗同步過程完成，否則粗同步過程失敗。以A機(jī)為例，粗同步流程具體流程如下(如圖3所示)步驟l，粗同步過程開始；步驟2， A機(jī)同步串口輸出同步標(biāo)識；步驟3， A機(jī)接收B機(jī)同步串口、 C機(jī)同步串口發(fā)來的數(shù)據(jù)； 步驟4，判斷其中之一是否是"55"，如果是，進(jìn)入下一步，如果不是， 返回步驟3;步驟5，判斷在規(guī)定的時間內(nèi)是否接收另一個串口發(fā)來的"55"，如 果是，進(jìn)入下一步，如果不是，進(jìn)入步驟7，軟粗同步過程結(jié)束； 步驟6，將軟粗同步標(biāo)志置為"1"; 步驟7，軟粗同步過程結(jié)束。細(xì)同步過程為各冗余模塊之間通過同步信號實現(xiàn)細(xì)同步，并利用 READY信號產(chǎn)生器以及輔助電路實現(xiàn)各冗余模塊微處理器之間的指令級同 步。細(xì)同步是能夠達(dá)到指令級同步的同步方式，主要由硬件來實現(xiàn)。程序?qū)?特定寄存器進(jìn)行訪問時，產(chǎn)生一同步輸出信號，同時由硬件開始產(chǎn)生READY (有效)信號給CPU，將CPU"凍結(jié)"，在檢測到另外兩機(jī)送來的與A機(jī)同 步信號對應(yīng)B機(jī)、C機(jī)同步信號都有效時，該READY信號便被撤消；若檢測到B機(jī)、C機(jī)同步信號中只有一個有效時，那么再等待80個系統(tǒng)時鐘后 撤消READY信號，CPU"解凍"，繼續(xù)運行。以A機(jī)為例，細(xì)同步流程如下(如圖4所示)。步驟l，硬粗同步過程開始；步驟2,初始化硬粗同步標(biāo)志為"0";步驟3， A機(jī)輸出同步輸出信號；步驟4,產(chǎn)生READY信號，"凍結(jié)"CPUA;步驟5，采集B機(jī)、C機(jī)同步輸入信號；步驟6，判斷是否其中之一有效，如果是，進(jìn)入下一步，如果不是，返 回步驟5;步驟7，判斷在80個系統(tǒng)時鐘內(nèi)另一個同步信號是否有效，如果是， 進(jìn)入下一步，如果不是，則將系統(tǒng)置為"兩模"狀態(tài)后跳過下一步； 步驟8，將系統(tǒng)置為"三模"狀態(tài)；步驟9，釋放READY信號，"解凍"CPUA; 步驟IO，細(xì)同步過程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，在電子系統(tǒng)中各模塊互為冗余，各模塊以微處理器為核心電路，同時完成相同的操作或任務(wù)；其特征在于，將電子系統(tǒng)內(nèi)各模之間的軟同步與硬同步、細(xì)同步與粗同步結(jié)合在一起形成綜合同步機(jī)制，具體包括下列步驟1)設(shè)置一個多模同步的同步控制器，該同步控制器由同步串行接口電路、讀寫控制電路、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器以及READY產(chǎn)生電路組成；其中，讀寫控制電路與同步串行接口電路、發(fā)送緩沖器相連，接收緩沖器與READY產(chǎn)生電路相連；2)粗同步讀寫控制電路接收來自微處理器的訪問，當(dāng)需要同步時，微處理器內(nèi)的軟件通過該同步串行接·口電路向其余冗余模塊發(fā)送同步識別碼，接下來進(jìn)行檢測等待，一直等到接收它們的識別碼，表示粗同步完成，實現(xiàn)一個寬時段范圍的粗略同步；3)細(xì)同步細(xì)同步用于實現(xiàn)指令級的同步，微處理器內(nèi)的軟件發(fā)出特定指令，通過讀寫控制電路將發(fā)送緩沖器置位，使得細(xì)同步信號有效，輸出到其余的冗余模塊，同時通過READY產(chǎn)生電路從接收緩沖器接收來自其余冗余模塊的細(xì)同步信號，并產(chǎn)生READY信號，送往微處理器，通過READY信號將多模的微處理器拉到同一指令的執(zhí)行。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在細(xì)同步中，READY產(chǎn) 生電路實現(xiàn)如下功能1) 一模方式下，不檢測同步輸入信號，程序繼續(xù)進(jìn)行；2) 二模方式時，等待直到另外一模的細(xì)同步信號到來，程序再繼續(xù)進(jìn)行；3) 三模方式時，如果另外兩模的細(xì)同步信號都到來，則程序繼續(xù)進(jìn)行; 如果另外兩模中有一模的細(xì)同步信號到來，則最多再等待一定的時鐘周期， 程序繼續(xù)進(jìn)行，該時鐘周期數(shù)由程序軟件配置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，在電子系統(tǒng)中各模塊互為冗余，各模塊以微處理器為核心電路，同時完成相同的操作或任務(wù)；該方法設(shè)置一個多模同步的同步控制器，該同步控制器由同步串行接口電路、讀寫控制電路、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器以及READY產(chǎn)生電路組成；其中，讀寫控制電路與同步串行接口電路、發(fā)送緩沖器相連，接收緩沖器與READY產(chǎn)生電路相連；將電子系統(tǒng)內(nèi)各模之間的軟同步與硬同步、細(xì)同步與粗同步結(jié)合在一起形成綜合同步機(jī)制，本發(fā)明的多模電子系統(tǒng)的組合同步方法，在多模電子系統(tǒng)中，同步可以發(fā)生在任意一條指令上，使各模的同步達(dá)到指令級的精度，并且硬件字元與純硬件方式相比，減少60％。
文檔編號G06F11/16GK101221523SQ200710308158
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者段青亞, 承 王, 碩 苗, 衛(wèi) 蔣, 蕾 蔣, 費曉琪 申請人:中國航天時代電子公司第七七一研究所