專利名稱：一種基于fpga的星載計算機自主切機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星星上電子技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
星載計算機是衛(wèi)星星上電子系統(tǒng)的核心部件，通常需要負(fù)責(zé)整星的管理與控制任 務(wù)，其可靠性直接影響整星的可靠性。大量在軌衛(wèi)星的運行情況表明，由于受空間環(huán)境的影 響，即使采取了一系列抗輻照措施，星載計算機系統(tǒng)還是不可避免的會受空間環(huán)境因素影 響出現(xiàn)邏輯異常或失效，為了確保整星的安全可靠，星載計算機通常采用主備機雙機備份 的方式，主機故障時切換到備機工作，備機故障時切換到主機工作。對于星載計算機，系統(tǒng)復(fù)位可以在一定程度上排除某些突發(fā)的可恢復(fù)的故障，當(dāng) 復(fù)位不能解決故障時，可通過切機來排除。但實際應(yīng)用情況表明，切機雖然可以有效地排除 故障，但也帶來了當(dāng)前工作的星載計算機工作數(shù)據(jù)的丟失，需要地面重新上傳相關(guān)信息才 能連續(xù)工作，因此，從整星連續(xù)可靠運行的角度出發(fā)，星載計算機的切機策略應(yīng)確保在故障 有效排除的基礎(chǔ)上盡量減少切機次數(shù)。現(xiàn)有的星載計算機切機主要通過看門狗監(jiān)測狗咬信號的累計出現(xiàn)次數(shù)，只要累計 達到2次，就進行主備機切換，但是實際情況中，往往當(dāng)?shù)谝淮喂芬盘柍霈F(xiàn)之后，該星載 計算機能夠正常工作很長時間，此時可以把該星載計算機看作一直正常狀態(tài)，若又出現(xiàn)了 一次狗咬信號，那么現(xiàn)有技術(shù)的處理方式會直接對該星載計算機實行切機，但這是不必要 的，其結(jié)果是不能有效的降低切機的發(fā)生，而切機會導(dǎo)致當(dāng)前工作的星載計算機工作數(shù)據(jù) 的丟失，需要地面重新上傳相關(guān)信息才能連續(xù)工作，因此，會增大衛(wèi)星在軌運行管理的工作 量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于FPGA的星載計算 機自主切機系統(tǒng)，該系統(tǒng)可有效監(jiān)測星載計算機的故障，且在排除故障的基礎(chǔ)上有效減少 了切機的次數(shù)，另外避免故障在主備機間擴散。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)，包括繼電器、主計算機、備用計算機、 主機硬件看門狗、備機硬件看門狗、主機FPGA芯片、備機FPGA芯片、主機時鐘、備機時鐘、主 機OC驅(qū)動芯片和備機OC驅(qū)動芯片；外部供電通過繼電器給主計算機和備用計算機供電，主計算機連接主機硬件看門 狗，主機硬件看門狗和主機時鐘連接主機FPGA芯片，主機FPGA芯片連接主機OC驅(qū)動芯片， 主機OC驅(qū)動芯片與繼電器連接；備用計算機連接備機硬件看門狗，備機硬件看門狗和備機時鐘連接備機FPGA芯 片，備機FPGA芯片連接備機OC驅(qū)動芯片，備機OC驅(qū)動芯片與繼電器連接
主機FPGA芯片中還包括主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬識別模塊、主機累計狗 咬計數(shù)模塊、主機指令生成模塊和主機分頻器；備機FPGA芯片中還包括備機狗咬計數(shù)模塊、備機連續(xù)狗咬識別模塊、備機累計狗 咬計數(shù)模塊、備機指令生成模塊和備機分頻器；主計算機產(chǎn)生脈沖信號送入主機硬件看門狗中，主機硬件看門狗輸出復(fù)位信號， 并將復(fù)位信號同時送入主計算機中以及主機FPGA芯片中的主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù) 狗咬識別模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊中，主機狗咬計數(shù)模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊的 輸出信號送入主機指令生成模塊，主機連續(xù)狗咬識別模塊的輸出送入主機狗咬計數(shù)模塊， 主機時鐘通過FPGA中的主機分頻器將時鐘信號送入主機連續(xù)狗咬識別模塊和主機指令生 成模塊，主機指令生成模塊的輸出信號通過主機OC驅(qū)動芯片控制繼電器動作； 備用計算機產(chǎn)生脈沖信號送入備機硬件看門狗中，備機硬件看門狗輸出復(fù)位信 號，并將復(fù)位信號同時送入備用計算機中以及備機FPGA芯片中的備機狗咬計數(shù)模塊、備機 連續(xù)狗咬識別模塊和備機累計狗咬計數(shù)模塊中，備機狗咬計數(shù)模塊和備機累計狗咬計數(shù)模 塊的輸出信號送入備機指令生成模塊，備機連續(xù)狗咬識別模塊的輸出送入備機狗咬計數(shù)模 塊，備機時鐘通過FPGA中的備機分頻器將時鐘信號送入備機連續(xù)狗咬識別模塊和備機指 令生成模塊，備機指令生成模塊的輸出信號通過備機OC驅(qū)動芯片控制繼電器動作；繼電器初始狀態(tài)為給主計算機加電、備用計算機斷電，主計算機正常工作時不間 斷地給主機硬件看門狗發(fā)送低電平脈沖信號，此時主機硬件看門狗輸出的復(fù)位信號為高電 平，是無效狀態(tài)；若主計算機工作異常，則不能給主機硬件看門狗不間斷的發(fā)送低電平脈沖 信號，此時主機硬件看門狗輸出的復(fù)位信號為低電平，所述低電平復(fù)位信號送入主計算機 中，使得主計算機復(fù)位，同時所述低電平復(fù)位信號還送入主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬 識別模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊中，主機狗咬計數(shù)模塊用于接收到的低電平復(fù)位信號次 數(shù)的計數(shù)，每接收到一次增加1，若主機狗咬計數(shù)模塊計數(shù)為2，則發(fā)送高電平的第一主機 切機使能信號給主機指令生成模塊；主機連續(xù)狗咬識別模塊統(tǒng)計從該模塊每一次接收到 低電平復(fù)位信號的時刻起IOS內(nèi)總計接收到低電平復(fù)位信號的次數(shù)，起始時刻時接收到的 低電平復(fù)位信號計數(shù)為1，若IOS后統(tǒng)計出的總次數(shù)為1，則發(fā)送清零信號給主機狗咬計數(shù) 模塊使得主機狗咬計數(shù)模塊計數(shù)清零，若IOS后主機連續(xù)狗咬識別模塊統(tǒng)計出的總次數(shù)大 于1，則不輸出清零信號；主機累計狗咬計數(shù)模塊統(tǒng)計從主計算機通電工作開始，主機硬件 看門狗輸出的低電平復(fù)位信號的累計次數(shù)，當(dāng)主機累計狗咬計數(shù)模塊統(tǒng)計出的累計次數(shù)為 N時，所述主機累計狗咬計數(shù)模塊發(fā)送高電平的第二主機切機使能信號給主機指令生成模 塊；所述N為大于3的自然數(shù)；當(dāng)?shù)谝恢鳈C切機使能信號和第二主機切機使能信號至少有 一個為高電平信號時，主機指令生成模塊將接收到的第一主機切機使能信號和第二主機切 機使能信號進行邏輯或運算之后處理成高電平脈沖信號輸出，通過主機OC驅(qū)動芯片的放 大驅(qū)動繼電器動作，使得繼電器將主計算機供電切斷，轉(zhuǎn)換到給備用計算機供電，備用計算 機中各個部分的工作情況和主計算機相同，如果備機指令生成模塊輸出低電平信號給備機 OC驅(qū)動芯片，則備機OC驅(qū)動芯片的輸出信號控制繼電器將供電切換給主計算機。所述主機OC驅(qū)動芯片和備機OC驅(qū)動芯片采用型號為NUD3105D的OC型繼電器驅(qū) 動芯片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
(1)本發(fā)明的自主切機系統(tǒng)采用連續(xù)狗咬識別硬件邏輯電路對計算機故障監(jiān)測硬 件看門狗輸出的狗咬信號(復(fù)位信號)進行監(jiān)測，可對設(shè)定時間段內(nèi)的連續(xù)狗咬信號進行 識別，當(dāng)監(jiān)測到連續(xù)狗咬信號時，認(rèn)為當(dāng)前工作的星載計算機故障，然后產(chǎn)生切機指令，而 對設(shè)定時間內(nèi)沒有發(fā)生連續(xù)狗咬信號的情況，認(rèn)為當(dāng)前工作的計算機接收到一次狗咬信號 (復(fù)位信號)而進行復(fù)位后已經(jīng)正常工作，不產(chǎn)生切機指令，因此可有效減少切機次數(shù)；(2)本發(fā)明的自主切機系統(tǒng)設(shè)置了累計狗咬計數(shù)模塊，可以對當(dāng)前工作計算機累 計的故障次數(shù)進行統(tǒng)計，當(dāng)檢測到當(dāng)前工作計算機累計出現(xiàn)多次故障及復(fù)位時，認(rèn)為該計 算機不宜繼續(xù)使用，產(chǎn)生硬件切機指令，對當(dāng)前工作計算機實施切機，保證系統(tǒng)安全；(3)本發(fā)明的自主切機系統(tǒng)由純硬件實現(xiàn)，包括硬件看門狗、FPGA、OC指令驅(qū)動 模塊及繼電器組成，故障監(jiān)測及切機的實施電路完全獨立于主備份星載計算機系統(tǒng)各自的 系統(tǒng)內(nèi)，切機過程中備機加電則主機斷電，主機加電則備機斷電，不存在雙機同時加電的情 況，因此可確保整個計算機系統(tǒng)完全獨立，可防止故障在主備機間擴散。


圖1為本發(fā)明一種基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)的原理框圖；圖2為本發(fā)明的狗咬計數(shù)模塊原理框圖；圖3為本發(fā)明的連續(xù)狗咬識別模塊原理框圖；圖4為本發(fā)明的累計狗咬計數(shù)模塊原理框圖；圖5為本發(fā)明的指令生成模塊原理框圖。
具體實施例方式星載計算機系統(tǒng)是星上電子的核心，為了確保整星的可靠運行，星載計算機系統(tǒng) 通常由主、備星載計算機構(gòu)成，主、備星載計算機軟硬件配置基本一致且均設(shè)置有故障監(jiān)測 電路，監(jiān)測電路通?；谟布撮T狗，主、備星載計算機間設(shè)置有主備切換電路，主機故障 時切換至備機工作，備機故障時切換至主機工作。但是因為每一次切換計算機，原工作計算 機都會數(shù)據(jù)丟失，切換使用的計算機必須由地面系統(tǒng)上傳之前丟失數(shù)據(jù)，對整體系統(tǒng)非常 不利，因此，應(yīng)在保證星載計算機能夠正常工作的情況下，盡可能減少切機次數(shù)。主、備計算機切換通常由繼電器實現(xiàn)，繼電器通常采用單刀雙擲型自保持繼電器， 包括一個輸入端、兩個輸出端和兩個切換控制輸入引腳，輸入端與供電電源連接，兩個輸出 端分別與主備計算機的供電輸入連接，在繼電器的切換控制輸入引腳施加一定時間和一定 強度的電流便可使得繼電器發(fā)生切換。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行進一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)，包括繼電器、主計算 機、備用計算機、主機硬件看門狗、備機硬件看門狗、主機FPGA芯片、備機FPGA芯片、主機時 鐘、備機時鐘、主機OC驅(qū)動芯片和備機OC驅(qū)動芯片；主機部分和備機部分的硬件組成，連接 方式，工作方式完全相同，都由繼電器控制供電切電。外部供電通過繼電器給主計算機和備用計算機供電，主計算機連接主機硬件看門 狗，主機硬件看門狗和主機時鐘連接主機FPGA芯片，主機FPGA芯片連接主機OC驅(qū)動芯片， 主機OC驅(qū)動芯片與繼電器連接；
備用計算機這方面的連接方式與主機的完全一致主機FPGA芯片中包括主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬識別模塊、主機累計狗咬 計數(shù)模塊、主機指令生成模塊和主機分頻器；備機FPGA芯片中包括備機狗咬計數(shù)模塊、備機連續(xù)狗咬識別模塊、備機累計狗咬 計數(shù)模塊、備機指令生成模塊和備機分頻器；主計算機產(chǎn)生脈沖信號送入主機硬件看門狗中，主機硬件看門狗輸出復(fù)位中斷信 號，并將復(fù)位信號同時送入主計算機中以及主機FPGA芯片中的主機狗咬計數(shù)模塊、主機連 續(xù)狗咬識別模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊中，主機狗咬計數(shù)模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊 的輸出信號送入主機指令生成模塊，主機連續(xù)狗咬識別模塊的輸出送入主機狗咬計數(shù)模 塊，主機時鐘通過FPGA中的主機分頻器將時鐘信號送入主機連續(xù)狗咬識別模塊和主機指 令生成模塊，主機指令生成模塊的輸出信號通過主機OC驅(qū)動芯片控制繼電器動作；備用計算機產(chǎn)生脈沖信號送入備機硬件看門狗中，備機硬件看門狗輸出復(fù)位中斷 信號，并將復(fù)位信號同時送入備用計算機中以及備機FPGA芯片中的備機狗咬計數(shù)模塊、備 機連續(xù)狗咬識別模塊和備機累計狗咬計數(shù)模塊中，備機狗咬計數(shù)模塊和備機累計狗咬計數(shù) 模塊的輸出信號送入備機指令生成模塊，備機連續(xù)狗咬識別模塊的輸出送入備機狗咬計數(shù) 模塊，備機時鐘通過FPGA中的備機分頻器將時鐘信號送入備機連續(xù)狗咬識別模塊和備機 指令生成模塊，備機指令生成模塊的輸出信號通過備機OC驅(qū)動芯片控制繼電器動作；繼電器初始狀態(tài)為給主計算機加電、備用計算機斷電，主計算機正常工作時不間 斷地給主機硬件看門狗發(fā)送低電平脈沖信號，此時主機硬件看門狗輸出的復(fù)位信號為高電 平，是無效狀態(tài)；若主計算機工作異常，則不能給主機硬件看門狗不間斷的發(fā)送低電平脈沖 信號，此時主機硬件看門狗輸出的復(fù)位信號為低電平，所述低電平復(fù)位信號送入主計算機 中，使得主計算機復(fù)位，同時所述低電平復(fù)位信號還送入主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬 識別模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊中，主機狗咬計數(shù)模塊用于接收到的低電平復(fù)位信號次 數(shù)的計數(shù)，每接收到一次增加1，若主機狗咬計數(shù)模塊計數(shù)為2，則發(fā)送高電平的第一主機 切機使能信號給主機指令生成模塊；主機連續(xù)狗咬識別模塊統(tǒng)計從該模塊每一次接收到 低電平復(fù)位信號的時刻起IOS內(nèi)總計接收到低電平復(fù)位信號的次數(shù)，起始時刻時接收到的 低電平復(fù)位信號計數(shù)為1，若IOS后統(tǒng)計出的總次數(shù)為1，則發(fā)送清零信號給主機狗咬計數(shù) 模塊使得主機狗咬計數(shù)模塊計數(shù)清零，若IOS后主機連續(xù)狗咬識別模塊統(tǒng)計出的總次數(shù)大 于1，則不輸出清零信號；主機累計狗咬計數(shù)模塊統(tǒng)計從主計算機通電工作開始，主機硬件 看門狗輸出的低電平復(fù)位信號的累計次數(shù)，當(dāng)主機累計狗咬計數(shù)模塊統(tǒng)計出的累計次數(shù)為 N時，所述主機累計狗咬計數(shù)模塊發(fā)送高電平的第二主機切機使能信號給主機指令生成模 塊；所述N為大于3的自然數(shù)；當(dāng)?shù)谝恢鳈C切機使能信號和第二主機切機使能信號至少有 一個為高電平信號時，主機指令生成模塊將接收到的第一主機切機使能信號和第二主機切 機使能信號進行邏輯或運算之后處理成高電平脈沖信號輸出，通過主機OC驅(qū)動芯片的放 大驅(qū)動繼電器動作，使得繼電器將主計算機供電切斷，轉(zhuǎn)換到給備用計算機供電，備用計算 機中各個部分的工作情況和主計算機相同，如果備機指令生成模塊輸出低電平信號給備機 OC驅(qū)動芯片，則備機OC驅(qū)動芯片的輸出信號控制繼電器將供電切換給主計算機。本發(fā)明的星載計算機自主切機系統(tǒng)中，繼電器可以選用磁保持繼電器TQ2-L2， 或松下TQ系列其它磁保持繼電器或其它類似功能參數(shù)的磁保持繼電器；硬件看門狗采用MAXIM公司的MAX6746或類似功能的硬件看門狗；FPGA芯片采用Altera公司的Cyclone系 列的EP1C3T144芯片，也可采用Altera、Xilinx、Actel等公司的其它系列FPGA芯片；時鐘 采用常規(guī)有源晶體振蕩器，震蕩頻率為10MHz，也可采用其它頻率大于IOOHz的有源晶體振 蕩器；OC驅(qū)動模塊采用安森美的OC型繼電器或電感驅(qū)動芯片NUD3105D，也可采用其它類似 功能的OC型繼電器驅(qū)動芯片；本系統(tǒng)適用的星載計算機包括基于星上常用處理器的計算 機，如 80386、8086、TSC695、AT697、ARM 等；
本發(fā)明的星載計算機自主切機系統(tǒng)中，分頻器采用100000分頻，將IOMHz的信號 分頻為IOOHz的時鐘信號，輸入至連續(xù)狗咬識別模塊和指令生成模塊。主機部分FPGA內(nèi)部實現(xiàn)和備用計算機部分FPGA內(nèi)部實現(xiàn)完全相同，下面僅以通 用稱謂介紹。如圖2所示，狗咬計數(shù)模塊在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)，由計數(shù)器和數(shù)字比較器組成，計數(shù)器 包括一個計數(shù)引腳、一個清零引腳和一個計數(shù)輸出引腳，狗咬信號連接至計數(shù)器的計數(shù)引 腳，對脈沖下降沿進行計數(shù)，即對狗咬信號的下降沿進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由計數(shù)輸出引腳送 至數(shù)字比較器，數(shù)字比較器比較的閾值為2，當(dāng)計數(shù)值小于2時數(shù)字比較器輸出低電平，當(dāng) 計數(shù)值大于等于2時數(shù)字比較器輸出高電平，作為第一主機切機使能信號，輸出至切機指 令生成模塊。如圖3所示，連續(xù)狗咬識別模塊在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)，由計數(shù)器和數(shù)字比較器組成， 計數(shù)器包括一個計數(shù)引腳、一個清零引腳和一個計數(shù)輸出引腳，清零信號與狗咬信號連接， 計數(shù)引腳與時鐘輸入信號連接，對IOOHz的時鐘信號進行計數(shù)，計數(shù)器的計數(shù)輸出引腳連 接至數(shù)字比較器，數(shù)字比較器的比較閾值設(shè)計為1000，當(dāng)計數(shù)值達到1000(對應(yīng)時間段為 IOs)時，比較器輸出高電平，否則輸出低電平，高電平可對狗咬計數(shù)模塊進行清零。當(dāng)兩次 狗咬時間間隔小于IOs時，計數(shù)器的計數(shù)值不能達到1000，則比較器輸出低電平，不能對狗 咬計數(shù)模塊實施清零，導(dǎo)致狗咬計數(shù)模塊累計計滿2次狗咬，進而產(chǎn)生第一主機切機使能 信號。如圖4所示，累計狗咬計數(shù)模塊在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)，由計數(shù)器和數(shù)字比較器組成，計 數(shù)器包括一個計數(shù)引腳和一個計數(shù)輸出引腳，計數(shù)引腳與狗咬信號連接，計數(shù)器的計數(shù)輸 出引腳連接至數(shù)字比較器，數(shù)字比較器的比較閾值設(shè)計為10，當(dāng)計數(shù)值達到10時，比較器 輸出高電平，否則輸出低電平。數(shù)字比較器的輸出連接至切機指令生成模塊，當(dāng)累計狗咬計 數(shù)模塊達到閾值時，產(chǎn)生第二主機切機使能信號。如圖5所示，指令生成模塊在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)，主機指令生成模塊和備機指令生成 模塊構(gòu)成完全相同，由邏輯或門、計數(shù)器和數(shù)字比較器組成，計數(shù)器有一個計數(shù)使能引腳、 一個計數(shù)引腳和一個計數(shù)輸出引腳。邏輯或門的輸入信號為狗咬計數(shù)模塊輸出的第一切機 使能信號和累計狗咬計數(shù)模塊輸出的第二切機使能信號，邏輯或門的輸出連接至計數(shù)器的 計數(shù)使能引腳，當(dāng)邏輯或門輸出高電平時，計數(shù)器對IOOHz的時鐘信號進行計數(shù)，同時數(shù)字 比較器輸出高電平，當(dāng)計數(shù)滿16 (對應(yīng)160ms)時，數(shù)字比較器輸出低電平，即產(chǎn)生160ms的 高電平脈沖信號作為切機指令信號。第一主機切機使能信號、第二主機切機使能信號與第 一備機切機使能信號、第二備機切機使能信號相同，稱謂僅作為區(qū)分。FPGA輸出的切機指令信號通過OC型繼電器或電感驅(qū)動芯片NUD3105D的驅(qū)動作用 到雙機切換磁保持繼電器的切換控制引腳。雙機切換磁保持繼電器TQ2-L2為單刀雙擲型繼電器，其兩個切換控制引腳分別與主備機的OC指令驅(qū)動模塊的輸出連接，其電源輸入來 自于主備機統(tǒng)一的外部供電輸入，其電源輸出分別連接至主備機各自的供電輸入。當(dāng)雙機 切換磁保持繼電器的切換控制引腳接收到備機加電主機斷電切機指令則產(chǎn)生切換，使得外 部供電輸入與備機供電輸入導(dǎo)通，當(dāng)雙機切換磁保持繼電器的切換控制引腳接收到主機加 備主機斷電切機指令則產(chǎn)生切換，使得外部供電輸入與主機供電輸入導(dǎo)通。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
一種基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)，其特征在于包括繼電器、主計算機、備用計算機、主機硬件看門狗、備機硬件看門狗、主機FPGA芯片、備機FPGA芯片、主機時鐘、備機時鐘、主機OC驅(qū)動芯片和備機OC驅(qū)動芯片；外部供電通過繼電器給主計算機和備用計算機供電，主計算機連接主機硬件看門狗，主機硬件看門狗和主機時鐘連接主機FPGA芯片，主機FPGA芯片連接主機OC驅(qū)動芯片，主機OC驅(qū)動芯片與繼電器連接；備用計算機連接備機硬件看門狗，備機硬件看門狗和備機時鐘連接備機FPGA芯片，備機FPGA芯片連接備機OC驅(qū)動芯片，備機OC驅(qū)動芯片與繼電器連接主機FPGA芯片中還包括主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬識別模塊、主機累計狗咬計數(shù)模塊、主機指令生成模塊和主機分頻器；備機FPGA芯片中還包括備機狗咬計數(shù)模塊、備機連續(xù)狗咬識別模塊、備機累計狗咬計數(shù)模塊、備機指令生成模塊和備機分頻器；主計算機產(chǎn)生脈沖信號送入主機硬件看門狗中，主機硬件看門狗輸出復(fù)位信號，并將復(fù)位信號同時送入主計算機中以及主機FPGA芯片中的主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬識別模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊中，主機狗咬計數(shù)模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊的輸出信號送入主機指令生成模塊，主機連續(xù)狗咬識別模塊的輸出送入主機狗咬計數(shù)模塊，主機時鐘通過FPGA中的主機分頻器將時鐘信號送入主機連續(xù)狗咬識別模塊和主機指令生成模塊，主機指令生成模塊的輸出信號通過主機OC驅(qū)動芯片控制繼電器動作；備用計算機產(chǎn)生脈沖信號送入備機硬件看門狗中，備機硬件看門狗輸出復(fù)位信號，并將復(fù)位信號同時送入備用計算機中以及備機FPGA芯片中的備機狗咬計數(shù)模塊、備機連續(xù)狗咬識別模塊和備機累計狗咬計數(shù)模塊中，備機狗咬計數(shù)模塊和備機累計狗咬計數(shù)模塊的輸出信號送入備機指令生成模塊，備機連續(xù)狗咬識別模塊的輸出送入備機狗咬計數(shù)模塊，備機時鐘通過FPGA中的備機分頻器將時鐘信號送入備機連續(xù)狗咬識別模塊和備機指令生成模塊，備機指令生成模塊的輸出信號通過備機OC驅(qū)動芯片控制繼電器動作；繼電器初始狀態(tài)為給主計算機加電、備用計算機斷電，主計算機正常工作時不間斷地給主機硬件看門狗發(fā)送低電平脈沖信號，此時主機硬件看門狗輸出的復(fù)位信號為高電平，是無效狀態(tài)；若主計算機工作異常，則不能給主機硬件看門狗不間斷的發(fā)送低電平脈沖信號，此時主機硬件看門狗輸出的復(fù)位信號為低電平，所述低電平復(fù)位信號送入主計算機中，使得主計算機復(fù)位，同時所述低電平復(fù)位信號還送入主機狗咬計數(shù)模塊、主機連續(xù)狗咬識別模塊和主機累計狗咬計數(shù)模塊中，主機狗咬計數(shù)模塊用于接收到的低電平復(fù)位信號次數(shù)的計數(shù)，每接收到一次增加1，若主機狗咬計數(shù)模塊計數(shù)為2，則發(fā)送高電平的第一主機切機使能信號給主機指令生成模塊；主機連續(xù)狗咬識別模塊統(tǒng)計從該模塊每一次接收到低電平復(fù)位信號的時刻起10S內(nèi)總計接收到低電平復(fù)位信號的次數(shù)，起始時刻時接收到的低電平復(fù)位信號計數(shù)為1，若10S后統(tǒng)計出的總次數(shù)為1，則發(fā)送清零信號給主機狗咬計數(shù)模塊使得主機狗咬計數(shù)模塊計數(shù)清零，若10S后主機連續(xù)狗咬識別模塊統(tǒng)計出的總次數(shù)大于1，則不輸出清零信號；主機累計狗咬計數(shù)模塊統(tǒng)計從主計算機通電工作開始，主機硬件看門狗輸出的低電平復(fù)位信號的累計次數(shù)，當(dāng)主機累計狗咬計數(shù)模塊統(tǒng)計出的累計次數(shù)為N時，所述主機累計狗咬計數(shù)模塊發(fā)送高電平的第二主機切機使能信號給主機指令生成模塊；所述N為大于3的自然數(shù)；當(dāng)?shù)谝恢鳈C切機使能信號和第二主機切機使能信號至少有一個為高電平信號時，主機指令生成模塊將接收到的第一主機切機使能信號和第二主機切機使能信號進行邏輯或運算之后處理成高電平脈沖信號輸出，通過主機OC驅(qū)動芯片的放大驅(qū)動繼電器動作，使得繼電器將主計算機供電切斷，轉(zhuǎn)換到給備用計算機供電，備用計算機中各個部分的工作情況和主計算機相同，如果備機指令生成模塊輸出低電平信號給備機OC驅(qū)動芯片，則備機OC驅(qū)動芯片的輸出信號控制繼電器將供電切換給主計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)，其特征在于所 述主機OC驅(qū)動芯片和備機OC驅(qū)動芯片采用型號為NUD3105D的OC型繼電器驅(qū)動芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的星載計算機自主切機系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用硬件看門狗、狗咬計數(shù)模塊、連續(xù)狗咬識別模塊對當(dāng)前工作計算機的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到1次狗咬時，對當(dāng)前工作計算機進行復(fù)位，當(dāng)在一定時間段t內(nèi)連續(xù)監(jiān)測到2次狗咬時，切換到備機，如果兩次狗咬時間間隔大于t時，只對當(dāng)前工作計算機復(fù)位而不實施切機，系統(tǒng)還采用累計狗咬計數(shù)模塊對當(dāng)前工作計算機的累計故障進行監(jiān)測，當(dāng)累計故障次數(shù)大于設(shè)定值N時，實施切機。該系統(tǒng)可有效監(jiān)測星載計算機的故障，且在排除故障的基礎(chǔ)上有效減少了切機的次數(shù)。
文檔編號G06F11/00GK101968756SQ201010298019
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉思遠(yuǎn), 劉勝利, 張曉敏, 楊芳 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司