一种高可信赖测控计算机的设计与实现

一种高可信赖测控计算机的设计与实现
一种高可信赖测控计算机的设计与实现
|[日期：2006-4|来源：单片机及嵌入式系统应用  作者： |[字体：大 |
|-29] |熊建 熊光泽 |中 小] |


引 言 
   
测控设备在信号检测、工业控制、医疗仪器、航空航天等领域应用十分广泛。目前测控
系统大多是以工业控制计算机作为控制中心。但是这种方法主要有以下缺点：一是工业
控制计算机控制通信功能相对比较弱，要增强控制通信功能就必须外加很多电路，从而
使系统设计复杂，系统可靠性难以提高；二是工业控制计算机体积较大，不能满足某些
特定行业的需要；三是工业控制计算机不适合于环境恶劣和可靠性要求很高的场合。 
   
在航空领域中，有众多的测控仪器。这些仪器不仅要求可靠性高、重量轻、体积小，而
且要求计算机抗恶劣环境能力强、能够与各种不同的航电设备通信。而机载燃油测控计
算机就是一种典型的航空测量仪器，它为航空器驾驶员和其它航空设备提供重要的信息
。它的工作是否可靠，直接关系到人民的生命财产安全。 
针对以上情况，我们采用了通信功能强大的芯片MPC860为主要处理器，设计了一种以硬
件容错为基础的高可信赖的专用计算机。

1 硬件容错模型 
   
容错技术主要是依靠资源的冗余和系统重构资源的精心组织来完成的。随着半导体元件
体积的缩小及成本的下降，以及超大规模集成电路的发展，在计算机容错系统的设计中
采用硬件冗余成为当前比较常用的方法。硬件冗余分为被动硬件冗余、主动硬件冗余和
混合硬件冗余。 
   
被动硬件冗余又称为静态硬件冗余。它应用了故障掩蔽的概念，即是指冗余结构并不随
故障情况变化的冗余形式。通常采用的结构是三模冗余TMR(Triple Modular
Redundancy)和二模冗余结构。为了进一步提高系统的可靠性，可以采用N