基于溫備份技術(shù)的高可靠嵌入式控制器設計

3 軟件設計
3.1 FPGA邏輯設計
　FPGA實(shí)現的是數據復接功能，完成兩路串行輸入數據的復接并通過(guò)串行接口輸出。復接器在FPGA中實(shí)現分為3個(gè)模塊：串行輸入模塊、復接模塊和串行輸出模塊，如圖7所示。兩路LVDS數據通過(guò)串行輸入模塊存儲在相應的FIFO中，復接模塊中的控制邏輯同步地取出1個(gè)或2個(gè)FIFO中的數據并通過(guò)復接單元復接后存入FIFO3，串行輸出模塊將FIFO3中的數據取出并發(fā)送。

3.2 MCU軟件
　主系統的MCU與備份系統的MCU的軟件功能有所不同：主MCU完成實(shí)驗的控制、數據的采集處理以及向備份MCU定時(shí)備份實(shí)驗關(guān)鍵數據及實(shí)驗進(jìn)程信息；備份MCU除定時(shí)接收主MCU發(fā)送的備份數據外，其余時(shí)間處于休眠狀態(tài)。主備份MCU采用統一的程序設計，程序流程圖如圖8所示。主備份MCU按照特定輸入引腳的電平值確定本系統是主系統或備份系統，從而運行不同的程序。

　若主MCU出現暫時(shí)性故障，則主MCU內置的看門(mén)狗電路會(huì )重啟主MCU，讀入故障前的最后一次備份信息，繼續實(shí)驗。若主MCU出現永久性故障，則主系統進(jìn)入掉電狀態(tài)，而備份MCU讀取Flash中的備份信息并接替主系統進(jìn)行實(shí)驗控制。
隨著(zhù)空間技術(shù)的進(jìn)步，空間科學(xué)實(shí)驗的需求必然會(huì )提升到一個(gè)新的高度，同時(shí)對科學(xué)實(shí)驗設備的研發(fā)也提出了更高的要求。作為實(shí)驗控制核心部件，高可靠控制器的設計仍將是十分重要的課題。本文利用MSP430與IGLOO系列FPGA的低功耗特性完成的新型溫備份設計，在提高可靠性的同時(shí)保證了系統的低功耗，適用于未來(lái)空間科學(xué)實(shí)驗的高可靠控制。
參考文獻
[1] 蔡金榮，張立榮，周曉東.實(shí)踐系列衛星空間環(huán)境探測的回顧[C].中國空間科學(xué)學(xué)會(huì )空間探測專(zhuān)業(yè)委員會(huì )第十九次學(xué)術(shù)會(huì )議，2006:423-427.
[2] 安軍社，陳曉敏，石俊峰，等.螢火一號探測器有效載荷數據管理器設計[J].空間科學(xué)學(xué)報，2009,29(5)：486-489.
[3] HIHARA H, YMADA K, ADACHI M. CRAFT: an experimental fault tolerant computer system for SERVIS-2 satellite[EB/OL]. http://pdf.aiaa.org/preview/CDReadyMIC SSC03_723/PV2003_2291.pdf.2003.
[4] 王建峰，蔣軒祥.一種基于溫備份的容錯計算機的設計與實(shí)現[J].微電子學(xué)與計算機，2002(9)：36-39.
[5] TANTIPHANWADI S. Spacecraft computers on the seastar satellite[EB/OL]. http://microsat.sm.bmstu.ru/e-library/ccdh/Hard/ts-xii-6.pdf，1999.
[6] 李春華，倪潤立.中國返回式衛星與空間科學(xué)實(shí)驗[J].空間科學(xué)學(xué)報，2009，29(1):124-129.
[7] Actel Corporation. Competitive programmable logic power comparison white paper [S]. 2008.
[8] 符冬陽(yáng)，賀貴明.增強并行口EPP協(xié)議及其應用[J].計算機應用，2001,21(10):62-63.
[9] 曾聲奎，趙廷弟，張建國，等. 系統可靠性設計分析教 程[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2000:32-36.