一種確定性通信的分布式容錯飛控計算機的中間件系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式計算機嵌入式技術(shù)，具體涉及一種確定性通信的分布式容錯飛控計算機的中間件系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]容錯飛控計算機系統(tǒng)作為飛控系統(tǒng)的核心部件，其安全性、可靠性直接影響到飛機的生存能力。飛控計算機系統(tǒng)作為典型的機載容錯計算機系統(tǒng)，經(jīng)歷了從集中式電傳飛控計算機系統(tǒng)、總線通信的分布式容錯計算機系統(tǒng)到基于交換式網(wǎng)絡(luò)的分布式飛控計算機系統(tǒng)的發(fā)展。
[0003]以往的飛控余度軟件包含余度管理、故障監(jiān)控和故障處理等內(nèi)容，軟件通常與上層應(yīng)用緊密耦合，因此開發(fā)出來的應(yīng)用軟件與硬件設(shè)計關(guān)系較大，針對不同的平臺以及不同的需求需要重復(fù)開發(fā)。針對單一系統(tǒng)進行開發(fā)的軟件，系統(tǒng)難以擴展，在不同系統(tǒng)間軟件也移植困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出了一種只需通過定義好的數(shù)據(jù)接口和中間件接口進行交互，方便了對分布式容錯計算機配置，并且增加了系統(tǒng)的可擴展性的確定性通信的分布式容錯飛控計算機的中間件系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明提出了一種確定性通信的分布式容錯飛控計算機的中間件系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置在應(yīng)用程序和硬件驅(qū)動之間;包括管理模塊、成員管理模塊、余度管理模塊、第一輸入輸出接口以及第二輸入輸出接口；
[0007]所述健康管理模塊用于計算機節(jié)點自身的故障監(jiān)控、故障處理、記錄故障消息以及判斷計算機節(jié)點是否為健康節(jié)點；
[0008]所述成員管理模塊用于使所有健康節(jié)點在完成一次周期更新后信息一致；
[0009]所述余度管理模塊用于對各個計算機節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)進行余度表決，將表決后的值通過第一輸入輸出接口傳給應(yīng)用程序進行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送給飛行控制設(shè)備；
[0010]第一輸入輸出接口用于與應(yīng)用程序之間相互通信;第二輸入輸出接口用于與硬件驅(qū)動之間相互通信。
[0011 ]上所述健康管理模塊包括上電自測試模塊、周期自測試模塊以及硬件邏輯模塊；
[0012]所述上電自測試用于檢測節(jié)點硬件的健康狀態(tài)，若正常，則初始化自身節(jié)點進入可信成員列表，否則靜默自身;所述可信成員列表為建立在節(jié)點本地的用于儲存節(jié)點自身是否可用的列表；
[0013]所述周期自測試模塊對節(jié)點硬件做周期性的自檢測，包括CPU測試、RAM測試、定時器測試、接口測試；
[0014]硬件邏輯模塊用于軟件故障的報警以及硬件工作狀態(tài)監(jiān)控。
[0015]上述成員管理模塊用于使所有健康節(jié)點在完成一次周期更新后信息一致的具體方法是:
[0016]I)每周期各個計算機節(jié)點和TTE網(wǎng)絡(luò)時鐘同步;所述TTE網(wǎng)絡(luò)時鐘為所有計算機節(jié)點共有的時鐘；
[0017]2)在固定時間內(nèi)對所有計算機節(jié)點自身可信成員列表以及應(yīng)用數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行同步;所述應(yīng)用數(shù)據(jù)為用于飛行控制的參數(shù)、數(shù)據(jù)信息。
[0018]上述余度管理模塊包括輸入數(shù)據(jù)采集模塊、輸入數(shù)據(jù)表決模塊和輸出信息控制輸出豐吳塊；
[0019]所述輸入數(shù)據(jù)采集模塊用于通過硬件驅(qū)動采集外部設(shè)備數(shù)據(jù)；
[0020]所述輸入數(shù)據(jù)表決模塊根據(jù)多數(shù)表決原則對輸入的外部設(shè)備數(shù)據(jù)進行選取，并將其傳輸至應(yīng)用程序進行計算；
[0021]所述輸出信息控制輸出模塊通過硬件驅(qū)動輸出應(yīng)用程序的計算結(jié)果給飛行控制設(shè)備。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0023]1.本發(fā)明的中間件系統(tǒng)設(shè)置在應(yīng)用程序和硬件驅(qū)動之間有效的增加了確定性通信的分布式飛控計算機的可擴展性和靈活性。
[0024]2.本發(fā)明中間件系統(tǒng)上開發(fā)的應(yīng)用不必關(guān)心系統(tǒng)余度配置和網(wǎng)絡(luò)模型從而降低了應(yīng)用的開發(fā)難度，具備可移植能力。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明中間件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中間件系統(tǒng)實際應(yīng)用示意圖；
[0027]圖3為可信成員列表以及應(yīng)用數(shù)據(jù)處理結(jié)果同步的具體時序流程圖；
[0028]圖4為可信成員列表以及應(yīng)用數(shù)據(jù)處理結(jié)果同步的具體算法流程圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖1、2對該系統(tǒng)進行詳述:
[0030]確定性通信的分布式容錯計算機系統(tǒng)由分布式處理計算機節(jié)點(lockstep節(jié)點)、分布式接口計算機(RDC節(jié)點)和交換機組成。
[0031]在本實施例中有三個lockstep節(jié)點，四個RDC節(jié)點組成3*4余度的分布式容錯計算機系統(tǒng)。分布式節(jié)點通信采用統(tǒng)一的TTE網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)配置圖見圖1。
[0032]其中l(wèi)ockstep模塊主要完成數(shù)據(jù)處理功能、RDC模塊完成接口的輸入輸出功能。對確定性通信的分布式容錯計算機系統(tǒng)軟件開發(fā)引入“分層”的思想，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間互操作，在硬件層和應(yīng)用層之間封裝一個對硬件和應(yīng)用都獨立的中間件來屏蔽不同設(shè)備硬件之間的接口差異，對應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)不同底層硬件的兼容和支持。中間件軟件包括健康管理、成員管理和余度管理三部分。對于不同的節(jié)點，中間件軟件僅需適配與系統(tǒng)應(yīng)用進行數(shù)據(jù)上傳/下傳的接口以及與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)通信接口。具體節(jié)點軟件層次圖如圖2所示。
[0033]本發(fā)明提出了一種確定性通信的分布式容錯飛控計算機的中間件系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置在應(yīng)用程序和硬件驅(qū)動之間;包括管理模塊、成員管理模塊、余度管理模塊、第一輸入輸出接口以及第二輸入輸出接口；
[0034]健康管理模塊
[0035]健康管理模塊包括故障監(jiān)控、故障處理、記錄故障消息，該模塊由上電自測試模塊(PUBIT)、周期自測試模塊(CBIT)以及硬件邏輯模塊組成；
[0036]具體來說:
[0037]HJBIT:上電自測試。在系統(tǒng)上電后，模塊做上電自測試，檢測模塊硬件的健康狀態(tài)，若正常則初始化自身可信成員列表包含自己，否則靜默自身。
[0038]CBIT:周期自測試。系統(tǒng)運行過程中，分布式計算機節(jié)點硬件做周期性的自檢測，包括CPU測試、RAM測試、定時器測試、接口測試等。
[0039 ]硬件邏輯:包括看門狗、硬件工作狀態(tài)監(jiān)控等。
[0040]運行過程中分布式節(jié)點還會監(jiān)控自身節(jié)點數(shù)據(jù)與同樣節(jié)點數(shù)據(jù)是否在門限之內(nèi)，已保證自己的處理數(shù)據(jù)有效可信。
[0041 ]在健康監(jiān)控過程中若某節(jié)點自身發(fā)生故障，則會置為靜默狀態(tài)。
[0042]成員管理模塊
[0043]成員管理模塊用于使所有健康節(jié)點在完成一次周期更新后信息一致;使用的方法包括以下步驟:
[0044]