专利名称：一种板级重构红外信号处理机的控制方法
技术领域：
本发明涉及红外信号处理平台技术，具体来说是ー种板级重构红外信号处理机的控制方法。它主要用于红外信号处理平台中的红外信号处理机系统任务调度管理。
背景技术：
板级重构是红外信号处理机的一项关键技术，它可以在红外信号处理机的任务模块硬件发生故障时，将系统任务在任务模块间重新调度，从而保证重要系统任务能够继续运行，提高系统的容错性、健壮性。传统板级重构红外信号处理机的控制方法有基于VME、CPCI等并行总线和点对点串行总线两种方式。基于VME、CPCI等并行总线的方式需要基于总线协议，针对操作系统开发专门的驱动程序，开发调试难度大；由于任务模块间竞争共享总线，需要总线管理器仲裁，通信效率不高，而且会造成单点故障。而基于点对点串行总线的方式，需重构的任务模块间需要很多串行总线互相连接，或者开发专用的串行总线链路管理器；可重构的任务模块间必须功能相同，仅仅处理的数据源不同，不同功能的任务模块间不能重构。由此可见，传统的板级重构红外信号处理机的控制方法存在结构复杂、实施难度大、实时性差、灵活性差等缺点。因此对于红外信号处理机来说，设计一种可靠高效的板级重构方法非常必要。采用基于主控模块和主控管理总线的方法具有实时性好、简单高效等优点。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种板级重构红外信号处理机的控制方法，提高红外信号处理机的容错性、健壮性。为实现上述目的，本发明所采用的硬件装置为5块通用信号处理板卡(I个主控模块、4个任务模块)、1块共享总线底板、一个电源模块。各个硬件组成部分需要满足所述的通用信号处理板卡为6U标准尺寸，板卡要具有标准VME总线接ロ，板卡要有一块开放内存可以通过VME总线访问，板卡可以通过VME总线接ロ 5V直流供电。所述的共享总线底板要符合VME总线标准，底板具有10个板卡插槽，提供+5V、+12V、-12V三种直流电源。所述的电源模块要具有AC-DC电源转换功能，输入220V交流电源，输出+5V、+12V、-12V三种直流电源，稳定功率大于100瓦。红外信号处理机实现板级重构的控制流程如下(I)在红外信号处理机上电开机后，主控模块为其余4块任务处理模块分配系统软件任务；任务模块上电后等待主控模块配置信息，接收主控模块分配的系统软件任务并 启动任务；主控模块建立任务模块通信配置表，管理各任务模块间的数据通信；(2)主控模块监控任务模块工作状态，若检测到有任务模块故障，则按照预先定义的系统任务优先级，进行系统任务管理调度，舍弃最低优先级任务将其余系统任务分配到剰余任务模块，修改任务模块通信配置表并继续执行各任务模块间的数据通信；
(3)重构完成后，主控模块继续监控剩余任务模块，继续步骤(2)直到所有任务模块故障为止。本发明的显著特点在于以下几点(I)实时性好。采用了基于主控模块的设计方案，所有信号处理板卡间的数据通信由主控模块统ー管理，避免了各信号处理板竞争底板总线，提高了通信效率。各信号处理板上装载了所有任务软件，在某信号处理板发生故障，主控模块要求系统软件任务重新配置时，可大大減少系统软件任务重新加载时间，減少了重构时间。(2)具有简单高效的故障检测机制。(3)主控模块通过管理3个配置表(任务模块板卡配置表、系统任务配置表、系统任务通信数据配置表)实现红外信号处理机的板级重构，方案简单高效，实用性強。占用软硬件资源少，系统开销少。
图I是红外信号处理机的系统框图。图2是红外信号处理机板级重构的控制流程图。
具体实施例方式下面根据附图对本发明的具体实施方式
作进ー步的详细说明。图I是红外信号处理机的系统框图。本发明所采用的硬件装置为5块通用信号处理板卡、I块共享总线底板、I个电源模块。所述的通用信号处理板卡，基于DSP+FPGA的构架设计DSP主要用于运行红外信号处理机的软件任务模块；FPGA用于数据、总线控制器，管理各信号处理板卡经由共享底板的通信数据。本发明中的DSP选用了 TI公司的TMS320C6748，属于TI的C6000系列高性能DSP。FPGA芯片选用了 Xilinx公司的Spartan6系列的XC6slxl6。板卡基于FPGA实现了 VME32总线接ロ。所述的共享总线底板基于VME总线标准设计，底板具有10个板卡插槽，提供+5V、+12V、-12V三种直流电源。所述的电源模块输入220V交流，输出+5V、+12V、_12V三种直流电源，稳定功率150
λο图2是红外信号处理机板级重构的流程图。5块通用信号处理板卡按功能分为I块主控模块、4块任务处理模块。主控模块与任务模块间数据通信、任务处理模块之间相互数据通信都是通过共享底板总线实现的。所有的数据通信都由主控模块统ー管理，主控模块作为数据交換中心，系统任务间通信数据块统ー编号，由主控模块读取分发。每个信号处理板卡都有固定分配的硬件地址，4块任务处理模块各有一段内存对外开放，VME总线基地址分别为0x85000000，0x85100000，0x85200000，0x85300000，可以通过总线地址访问。主控模块没有开放的内存，不可通过VME总线地址访问。4块任务处理模块除配置的VME总线地址不同外，烧录的DSP和FPGA程序完全一祥，卡板存储器中都装载了所有系统任务软件。主控模块烧录单独的DSP和FPGA程序。主控模块在系统重构中起关键作用，包括系统硬件状态检测(检测各任务处理模块硬件是否发生故障)、系统任务管理调度(系统初始上电、任务模块故障系统重构吋，为各任务处理模块分配系统任务)、系统数据通信管理(系统任务间数据通信管理，执行任务处理模块间的数据交换)。主控模块主要管理3个配置表任务模块板卡配置表、系统任务配置表、系统任务通信数据配置表。任务模块板卡配置表中的内容包括板卡ID、板卡总线基地址、板卡故障状态；系统任务配置表中的内容包括系统任务ID、系统任务优先级、运行系统任务的板卡ID ;系统任务通信数据配置表内容包括数据块ID、源系统任务ID、目的系统任务ID、源地址偏移、目的地址偏移、数据块长度。任务处理模块运行主控模块配置的系统任务，响应主控模块的总线数据访问。当系统需重构时，响应主控模块的配置命令，重新加载执行新的系统任务。任务处理模块和底 板总线的通信由FPGA实现，任务模块的数据总线平时保持高阻态，只有当主控模块读取本模块的总线地址时才打开端ロ将数据送到总线，当主控模块写本模块的总线地址时则将数据存入对应内存地址。数据通信是信号处理机重构的关键技术，重构后系统任务可能加载到不同的任务处理模块板卡上执行，而任务处理模块板卡的数据输入输出只跟其上运行的系统任务有关，因此重构后必须确保数据通信的正确性，这是通过主控模块管理的3个配置表实现的。主控模块首先根据系统任务通信数据配置表查找到数据块的源系统任务ID、目的系统任务ID，然后根据系统任务ID在系统任务配置表中查找到运行系统任务的板卡ID，最后根据板卡ID得到数据块的总线源、目的基地址，加上系统任务通信数据配置表中的偏移地址、块长信息就可以实现数据块的读取分发了。下面详细说明红外信号处理机板级重构的控制方法(I)信号处理机上电后，任务处理模块启动后进入等待状态，等待主控模块的配置命令；主控模块启动后，检测各任务处理模块工作状态正常，则将系统任务分配到各任务处理模块，检测等待各任务处理模块的状态；任务处理模块收到系统任务配置命令后，加载系统任务，并修改的特定寄存器状态，包括任务处理模块的活动状态、运行的系统任务ID号等。主控模块读取各任务处理模块的状态，记录任务模块板卡配置表和系统任务配置表。系统启动完成，进入正常运行状态，主控模块周期检测任务模块状态、根据系统任务通信数据配置表执行数据通信。(2)任务模块内的FPGA有一个计数器寄存器，每计数周期加I,可通过VME总线访问。主控模块周期检测任务模块硬件状态，检测方式采用应答方式，若连续3次主控模块的询问指令任务模块没有回答，或者任务模块的自计数器停止计数，则可断定任务模块发生故障，信号处理机需要重构。主控模块查询系统任务配置表，如故障模块是最低优先级任务则不做任务重新调度，只需将其任务标记为已停止状态，主控模块将不再管理其任务的数据通信；若故障模块不是最低优先级任务，则找出最低优先级任务并查找出其任务模块板卡ID号，发送重新配置命令，将故障模块上的系统任务调度到其上运行，任务模块状态返回成功后，主控模块修改系统任务配置表。然后系统转入正常执行，主控模块检测任务模块状态、根据系统任务通信数据配置表执行数据通信。
权利要求
1.一种板级重构红外信号处理机的控制方法,所述的红外信号处理机由ー个主控模块、四个任务模块及电源构成，其特征在于板级重构红外信号处理机的控制方法包括以下步骤 (1)在红外信号处理机上电开机后，主控模块为其余4块任务处理模块分配系统软件任务；任务模块上电后等待主控模块配置信息，接收主控模块分配的系统软件任务并启动任务；主控模块建立任务模块通信配置表，管理各任务模块间的数据通信； (2)主控模块监控任务模块工作状态，若检测到有任务模块故障，则按照预先定义的系统任务优先级，进行系统任务管理调度，舍弃最低优先级任务将其余系统任务分配到剰余任务模块，修改任务模块通信配置表并继续执行各任务模块间的数据通信； (3)重构完成后，主控模块继续监控剩余任务模块，继续步骤(2)直到所有任务模块故障为止。
全文摘要
本发明公开了一种板级重构红外信号处理机的控制方法，它主要用于红外信号处理系统。本方法采用的技术方案包括硬件部分和软件部分。硬件部分主要包括1个主控模块，4个任务模块，1块共享总线底板，1个电源模块。软件部分主要包括系统硬件状态检测、系统任务管理调度、系统数据通信管理。本发明的主要优点在于红外信号处理机采用板级重构方法可以提高系统的容错性、健壮性，设计构架简单，配置灵活。
文档编号G06F9/50GK102662911SQ20121007365
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者刘士建, 刘鹏, 吕侃, 李争, 汤心溢, 盛春雨 申请人:中国科学院上海技术物理研究所