基于非相似实时操作系统的双机容错软件及同步问题的研究

论文摘要

随着航空发动机性能的不断提高，控制系统越来越复杂，作为其核心的全权限数字电子控制(FADEC)系统的可靠性设计也越来越重要。本文运用了软件可靠性方面的理论和方法，对传统的FADEC软件系统进行了重新的研究设计，并以此为基础，搭建了一套完整的具有双冗余通道的嵌入式FADEC电子控制器模拟试验系统。该系统中的硬件平台采用相似余度技术来构建，软件层采用非相似余度技术构建控制系统。本文通过理论分析和实际中的运行，验证了这种改进的系统在实际工程中是完全可行的。 本文对容错计算机的软件系统框架进行了设计，具体讨论了软件系统的余度管理技术，对若干模块进行了分析和设计。由于本系统采用了双冗余通道的结构，因此，两个通道间的双机同步问题是一个重点。本论文就余度管理中的双机同步模块进行探讨和研究，提出了适合本系统的同步算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 容错计算机系统的特点
• §1.2 本论文的主要研究内容
• §1.2.1 相似余度与非相似余度的概念
• §1.2.2 系统的构建
• §1.3 非相似余度容错软件技术
• §1.4 论文内容安排
• 第二章 二模容错计算机控制系统可靠性分析
• §2.1 双机容错系统硬件相似冗余开发系统结构设计
• §2.2 非相似软件系统的实时操作系统选择
• §2.2.1 RTOS与通用操作系统的区别
• §2.2.2 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统
• §2.2.3 VxWorks嵌入式操作系统
• §2.2.4 实时嵌入式软件需求分析
• §2.3 双机容错系统的可靠性分析
• 第三章 容错软件的整体框架
• §3.1 容错软件的介绍
• §3.1.1 容错软件的定义
• §3.1.2 实现容错软件的有关技术
• §3.2 容错软件的组成
• 第四章 余度管理
• §4.1 通道间数据传输问题
• §4.1.1 RS422串口标准
• §4.1.2 串口通信
• §4.2 故障检测
• §4.2.1 系统故障的基本类型
• §4.2.2 故障检测与诊断的基本方法
• §4.2.3 数据的监控和表决
• §4.3 故障记录
• §4.4 计算机自检测（BIT）
• 第五章 双机同步问题
• §5.1 双机同步
• §5.2 时钟同步
• §5.2.1 关于时钟同步
• §5.2.2 时钟同步算法的实现
• §5.3 任务级时钟同步
• §5.3.1 基于同步点的双机同步
• §5.3.2 基于存储器的双机同步
• §5.3.3 基于系统调用的任务级同步
• §5.4 本系统的双机同步
• 第六章 结论
• §6.1 工作总结
• §6.2 需要进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况