专利名称：一种多模电子系统的组合同步方法
技术领域：
本发明涉及一种多模电子系统中多模之间的同步运行方法，特别是一种 多模电子系统的组合同步方法。
背景技术：
在电子系统中，为提高系统的可靠性和安全性，在电路、模块或系统级 一般采用多个相同功能的冗余结构，这样的功能相同的冗余结构称作多模。 在这样的冗余系统中，同步是关键，只有同步运行，冗余才有意义。以往的 同步常采用纯软件或纯硬件的方式。(1) 软件方式在以双口 RAM (Radom Access Memory)为多模之间同步媒体的电子 系统中，对任意一模来说，通过双口RAM向其余各模双口RAM的指定地 址中写入特定同步标识，在规定的时间内如果检索出其余各模发出的同步标 识，则认为同步成功，各模可以继续往下走，否则同步不成功，做相应的处 理。这种方式的优点是灵活性高，同步标识可由软件人指定。但同时又存 在缺点为了检测出同步标识，自身微处理器在发出自己的同步标识后需要 软件不停的访问双口 RAM，浪费了微处理器大量的时间，而这种方式比较 耗时，且冗余模块之间的同步时间范围在几十甚至到几百个指令周期内，因 此同步效果欠佳，精度也不高。(2) 硬件方式在硬件方式中，通常在每个单模中设置冗余的多位计数器和表决器，产 生精确的中断信号作为同步信号。这种方式的优点是，同步时间范围窄，精度高，但它也存在缺点由于 在时间差异上要求太高，往往又会漏掉本来功能正确的模块，而误认为是有 故障发生，使得同步较难进行，由于同步周期由计数器初值决定，产生固定 的同步周期，同时占用较多的硬件资源。发明内容针对上述软件方式的同步精度低和硬件方式的周期固定、资源消耗大的 缺点，本发明的目的在于，提供一种多模电子系统的组合同步方法，该方法 在多模冗余系统设计中，采用软同步与硬同步、细同步与粗同步相结合的组 合同步策略，有效解决了同步灵活性和同步精度的问题。 为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案 一种多模电子系统的组合同步方法，在电子系统中各模块互为冗余，各 模块以微处理器(微处理器即CPU，为各冗余功能单元的核心器件)为核 心电路，同时完成相同的操作或任务；其特征在于，为保证系统中多模同步 的有效性和成功率，将电子系统内各模之间的软同步与硬同步、细同步与粗 同步结合在一起形成组合同步机制，具体包括下列步骤1) 设置用于进行多模同步的同步控制器，该同步控制器由同步串行接 口电路、读写控制电路、发送缓冲器、接收缓冲器以及READY产生电路组 成；其中，读写控制电路分别与同步串行接口电路、发送缓冲器相连，接收 缓冲器与READY产生电路相连。2) 粗同步读写控制电路接收来自微处理器的设备访问，当需要同步 时，微处理器内的软件通过该同步串行接口电路向其余冗余模块发送同步识 别码，接下来进行检测等待， 一直等到接收它们的识别码，表示粗同步完成， 实现一个宽时段范围的粗略同步；3) 细同步粗同步完成后即可进行细同步，细同步将实现指令级的同 步，软件发出特定指令，通过读写控制电路将发送缓冲器置位，使得细同步信号有效，输出到其余的冗余模块，同时通过READY产生电路从接收缓冲 器接收来自其余冗余模块的细同步信号，并产生READY信号，送往微处理 器。通过READY信号将多模的微处理器拉到同一指令的执行。本发明的多模电子系统的组合同步方法，在多模电子系统中，同步可以 发生在任意一条指令上，使各模的同步达到指令级的精度，并且硬件资源与 纯硬件方式相比，减少60%。
图1是本发明的多模电子系统的组合同步方法所用的电路图； 图2是本发明的一个同步过程流程图； 图3是粗同步流程具体流程图 图4是细同步流程具体流程图以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明具体实施方式
参见图l，本发明的多模电子系统的组合同步方法，在电子系统中各模 块互为冗余，各模块以微处理器为核心电路，同时完成相同的操作或任务； 其特征在于，将电子系统内各模之间的软同步与硬同步、细同步与粗同步结 合在一起形成组合同步机制，具体包括下列步骤1) 设置一个多模同步的同步控制器，该同步控制器由同步串行接口电 路、读写控制电路、发送缓冲器、接收缓冲器以及READY产生电路组成； 其中，读写控制电路与同步串行接口电路、发送缓冲器相连，接收缓冲器与READY产生电路相连；2) 粗同步读写控制电路接收来自微处理器的访问，当需要同步时，微处理器内的软件通过该同步串行接口电路向其余冗余模块发送同步识别 码，接下来进行检测等待， 一直等到接收它们的识别码，表示粗同步完成，实现一个宽时段范围的粗略同步；3)细同步细同步实现指令级的同步，微处理器内的软件发出特定指 令，通过读写控制电路将发送缓冲器置位，使得细同步信号有效，输出到其余的冗余模块，同时通过READY产生电路从接收缓冲器接收来自其余冗余 模块的细同步信号，并产生READY信号，送往微处理器，通过READY信 号将多模的微处理器拉到同一指令的执行。在细同步中，READY产生电路实现如下的功能-1) 一模方式下，不检测同步输入信号，程序继续进行；2) 二模方式时，等待直到另外一模的细同步信号到来，程序再继续进行；3) 三模方式时，如果另外两模的细同步信号都到来，则程序继续进行; 如果另外两模中有一模的细同步信号到来，则最多再等待一定的时钟周期， 程序继续进行，该时钟周期数由程序软件配置。实施同步的方法是利用同步电路首先进行粗同步，再进行细同步，图2 给出了一个具体的实施过程流程1) 微处理器向同步串行接口写入同步标识"AA";2) 接收同步串行接口数据；3) 判断是否收到期望数量冗余模块的"AA"，如果收到，进行下一步 骤4)，如果没有收到，则判断是否超时，若已经超时，则进行下一步骤4)， 若没有超时，返回步骤2);4) 访问同步信号寄存器；5) 将产生READY送给微处理器。以三模冗余的电子系统为例，本组合同步方法的具体实施过程如下 系统通常以三模形式正常运行。此时，三个同构的功能模块通过粗同步 过程、细同步过程来保证彼此同步。粗同步过程、细同步过程中又分别镶嵌着硬同步(通过硬件电路)和软同步(通过软件)。其中，粗同步的过程为各模块利用软件通过同步串口发送或接收同步 识别码，并进行判断，接收成功则粗同步完成。例如对于冗余系统中的A 模来说，进行粗同步时，通过同步串口向B模和C模写固定标识字符"55"， 接着通过读同步串口采集其余两模的同步标识，如果其余两模的同步标识字 符"55"在限定的时间内到来，则粗同步过程完成，否则粗同步过程失败。以A机为例，粗同步流程具体流程如下(如图3所示)步骤l，粗同步过程开始；步骤2， A机同步串口输出同步标识；步骤3， A机接收B机同步串口、 C机同步串口发来的数据； 步骤4，判断其中之一是否是"55"，如果是，进入下一步，如果不是， 返回步骤3;步骤5，判断在规定的时间内是否接收另一个串口发来的"55"，如 果是，进入下一步，如果不是，进入步骤7，软粗同步过程结束； 步骤6，将软粗同步标志置为"1"; 步骤7，软粗同步过程结束。细同步过程为各冗余模块之间通过同步信号实现细同步，并利用 READY信号产生器以及辅助电路实现各冗余模块微处理器之间的指令级同 步。细同步是能够达到指令级同步的同步方式，主要由硬件来实现。程序对 特定寄存器进行访问时，产生一同步输出信号，同时由硬件开始产生READY (有效)信号给CPU，将CPU"冻结"，在检测到另外两机送来的与A机同 步信号对应B机、C机同步信号都有效时，该READY信号便被撤消；若检测到B机、C机同步信号中只有一个有效时，那么再等待80个系统时钟后 撤消READY信号，CPU"解冻"，继续运行。以A机为例，细同步流程如下(如图4所示)。步骤l，硬粗同步过程开始；步骤2,初始化硬粗同步标志为"0";步骤3， A机输出同步输出信号；步骤4,产生READY信号，"冻结"CPUA;步骤5，采集B机、C机同步输入信号；步骤6，判断是否其中之一有效，如果是，进入下一步，如果不是，返 回步骤5;步骤7，判断在80个系统时钟内另一个同步信号是否有效，如果是， 进入下一步，如果不是，则将系统置为"两模"状态后跳过下一步； 步骤8，将系统置为"三模"状态；步骤9，释放READY信号，"解冻"CPUA; 步骤IO，细同步过程结束。
权利要求
1.一种多模电子系统的组合同步方法，在电子系统中各模块互为冗余，各模块以微处理器为核心电路，同时完成相同的操作或任务；其特征在于，将电子系统内各模之间的软同步与硬同步、细同步与粗同步结合在一起形成综合同步机制，具体包括下列步骤1)设置一个多模同步的同步控制器，该同步控制器由同步串行接口电路、读写控制电路、发送缓冲器、接收缓冲器以及READY产生电路组成；其中，读写控制电路与同步串行接口电路、发送缓冲器相连，接收缓冲器与READY产生电路相连；2)粗同步读写控制电路接收来自微处理器的访问，当需要同步时，微处理器内的软件通过该同步串行接·口电路向其余冗余模块发送同步识别码，接下来进行检测等待，一直等到接收它们的识别码，表示粗同步完成，实现一个宽时段范围的粗略同步；3)细同步细同步用于实现指令级的同步，微处理器内的软件发出特定指令，通过读写控制电路将发送缓冲器置位，使得细同步信号有效，输出到其余的冗余模块，同时通过READY产生电路从接收缓冲器接收来自其余冗余模块的细同步信号，并产生READY信号，送往微处理器，通过READY信号将多模的微处理器拉到同一指令的执行。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在细同步中，READY产 生电路实现如下功能1) 一模方式下，不检测同步输入信号，程序继续进行；2) 二模方式时，等待直到另外一模的细同步信号到来，程序再继续进行；3) 三模方式时，如果另外两模的细同步信号都到来，则程序继续进行; 如果另外两模中有一模的细同步信号到来，则最多再等待一定的时钟周期， 程序继续进行，该时钟周期数由程序软件配置。
全文摘要
本发明公开了一种多模电子系统的组合同步方法，在电子系统中各模块互为冗余，各模块以微处理器为核心电路，同时完成相同的操作或任务；该方法设置一个多模同步的同步控制器，该同步控制器由同步串行接口电路、读写控制电路、发送缓冲器、接收缓冲器以及READY产生电路组成；其中，读写控制电路与同步串行接口电路、发送缓冲器相连，接收缓冲器与READY产生电路相连；将电子系统内各模之间的软同步与硬同步、细同步与粗同步结合在一起形成综合同步机制，本发明的多模电子系统的组合同步方法，在多模电子系统中，同步可以发生在任意一条指令上，使各模的同步达到指令级的精度，并且硬件字元与纯硬件方式相比，减少60％。
文档编号G06F11/16GK101221523SQ200710308158
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者段青亚, 承 王, 硕 苗, 卫 蒋, 蕾 蒋, 费晓琪 申请人:中国航天时代电子公司第七七一研究所