一种确定性通信的分布式容错飞控计算机的中间件系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分布式计算机嵌入式技术，具体涉及一种确定性通信的分布式容错飞控计算机的中间件系统。
【背景技术】
[0002]容错飞控计算机系统作为飞控系统的核心部件，其安全性、可靠性直接影响到飞机的生存能力。飞控计算机系统作为典型的机载容错计算机系统，经历了从集中式电传飞控计算机系统、总线通信的分布式容错计算机系统到基于交换式网络的分布式飞控计算机系统的发展。
[0003]以往的飞控余度软件包含余度管理、故障监控和故障处理等内容，软件通常与上层应用紧密耦合，因此开发出来的应用软件与硬件设计关系较大，针对不同的平台以及不同的需求需要重复开发。针对单一系统进行开发的软件，系统难以扩展，在不同系统间软件也移植困难。
【发明内容】
[0004]为了解决【背景技术】中的问题，本发明提出了一种只需通过定义好的数据接口和中间件接口进行交互，方便了对分布式容错计算机配置，并且增加了系统的可扩展性的确定性通信的分布式容错飞控计算机的中间件系统。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]本发明提出了一种确定性通信的分布式容错飞控计算机的中间件系统，其特征在于:设置在应用程序和硬件驱动之间;包括管理模块、成员管理模块、余度管理模块、第一输入输出接口以及第二输入输出接口；
[0007]所述健康管理模块用于计算机节点自身的故障监控、故障处理、记录故障消息以及判断计算机节点是否为健康节点；
[0008]所述成员管理模块用于使所有健康节点在完成一次周期更新后信息一致；
[0009]所述余度管理模块用于对各个计算机节点采集到的数据进行余度表决，将表决后的值通过第一输入输出接口传给应用程序进行处理，并将处理结果发送给飞行控制设备；
[0010]第一输入输出接口用于与应用程序之间相互通信;第二输入输出接口用于与硬件驱动之间相互通信。
[0011 ]上所述健康管理模块包括上电自测试模块、周期自测试模块以及硬件逻辑模块；
[0012]所述上电自测试用于检测节点硬件的健康状态，若正常，则初始化自身节点进入可信成员列表，否则静默自身;所述可信成员列表为建立在节点本地的用于储存节点自身是否可用的列表；
[0013]所述周期自测试模块对节点硬件做周期性的自检测，包括CPU测试、RAM测试、定时器测试、接口测试；
[0014]硬件逻辑模块用于软件故障的报警以及硬件工作状态监控。
[0015]上述成员管理模块用于使所有健康节点在完成一次周期更新后信息一致的具体方法是:
[0016]I)每周期各个计算机节点和TTE网络时钟同步;所述TTE网络时钟为所有计算机节点共有的时钟；
[0017]2)在固定时间内对所有计算机节点自身可信成员列表以及应用数据处理结果进行同步;所述应用数据为用于飞行控制的参数、数据信息。
[0018]上述余度管理模块包括输入数据采集模块、输入数据表决模块和输出信息控制输出丰吴块；
[0019]所述输入数据采集模块用于通过硬件驱动采集外部设备数据；
[0020]所述输入数据表决模块根据多数表决原则对输入的外部设备数据进行选取，并将其传输至应用程序进行计算；
[0021]所述输出信息控制输出模块通过硬件驱动输出应用程序的计算结果给飞行控制设备。
[0022]本发明的优点在于:
[0023]1.本发明的中间件系统设置在应用程序和硬件驱动之间有效的增加了确定性通信的分布式飞控计算机的可扩展性和灵活性。
[0024]2.本发明中间件系统上开发的应用不必关心系统余度配置和网络模型从而降低了应用的开发难度，具备可移植能力。
【附图说明】
[0025]图1为本发明中间件系统结构示意图；
[0026]图2为本发明中间件系统实际应用示意图；
[0027]图3为可信成员列表以及应用数据处理结果同步的具体时序流程图；
[0028]图4为可信成员列表以及应用数据处理结果同步的具体算法流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图1、2对该系统进行详述:
[0030]确定性通信的分布式容错计算机系统由分布式处理计算机节点(lockstep节点)、分布式接口计算机(RDC节点)和交换机组成。
[0031]在本实施例中有三个lockstep节点，四个RDC节点组成3*4余度的分布式容错计算机系统。分布式节点通信采用统一的TTE网络。系统配置图见图1。
[0032]其中lockstep模块主要完成数据处理功能、RDC模块完成接口的输入输出功能。对确定性通信的分布式容错计算机系统软件开发引入“分层”的思想，实现异构系统之间互操作，在硬件层和应用层之间封装一个对硬件和应用都独立的中间件来屏蔽不同设备硬件之间的接口差异，对应用程序实现不同底层硬件的兼容和支持。中间件软件包括健康管理、成员管理和余度管理三部分。对于不同的节点，中间件软件仅需适配与系统应用进行数据上传/下传的接口以及与外围设备的数据通信接口。具体节点软件层次图如图2所示。
[0033]本发明提出了一种确定性通信的分布式容错飞控计算机的中间件系统，其特征在于:设置在应用程序和硬件驱动之间;包括管理模块、成员管理模块、余度管理模块、第一输入输出接口以及第二输入输出接口；
[0034]健康管理模块
[0035]健康管理模块包括故障监控、故障处理、记录故障消息，该模块由上电自测试模块(PUBIT)、周期自测试模块(CBIT)以及硬件逻辑模块组成；
[0036]具体来说:
[0037]HJBIT:上电自测试。在系统上电后，模块做上电自测试，检测模块硬件的健康状态，若正常则初始化自身可信成员列表包含自己，否则静默自身。
[0038]CBIT:周期自测试。系统运行过程中，分布式计算机节点硬件做周期性的自检测，包括CPU测试、RAM测试、定时器测试、接口测试等。
[0039 ]硬件逻辑:包括看门狗、硬件工作状态监控等。
[0040]运行过程中分布式节点还会监控自身节点数据与同样节点数据是否在门限之内，已保证自己的处理数据有效可信。
[0041 ]在健康监控过程中若某节点自身发生故障，则会置为静默状态。
[0042]成员管理模块
[0043]成员管理模块用于使所有健康节点在完成一次周期更新后信息一致;使用的方法包括以下步骤:
[0044]