基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统，包括：A机主控CPU、B机主控CPU、A机供电模块、B机供电模块、状态监控高可靠反熔丝FPGA、从设备FPGA；通过状态监控高可靠反熔丝FPGA对PCIe总线双机冷备份进行切换，若双机为完全功能备份可实现整个通信系统可靠性提升，增加系统使用寿命；若双机为不同功能，可通过切机实现功能扩展，提高系统功能性及灵活性。

【技术实现步骤摘要】
基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统
本专利技术涉及通信
，具体地，涉及基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统。
技术介绍
随着星载载荷技术的进步，载荷数据量的大大增加。在星载数传领域，传统的低电压差分信号(Low-VoltageDifferentialSignaling，LVDS)数据传输链路不论从速率上还是通用性上已经不能满足高速数传的需求。而对高速且可靠的总线数传方式的需求越来越高。但是，若单独开发一种自定义的高速数传总线通信方案，不论从成本上还是可靠性上都是难以实现的。因此，对传统、通用的高速总线进行相应的可靠性设计，保证其在空间环境中的可靠性成为最可行的方案之一。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统。根据本专利技术提供的一种基于PCIe(PCIexpress)高速总线接口的双机冗余备份系统，包括：A机主控CPU、B机主控CPU、A机供电模块、B机供电模块、状态监控高可靠反熔丝FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)、从设备FPGA；所述A机供电模块用于根据所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向所述A机主控CPU(中央处理器)供电；所述B机供电模块用于根据所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向所述B机主控CPU供电；所述从设备FPGA通过PCIe高速总线分别与所述A机主控CPU、B机主控CPU通信连接；其中，所述A机主控CPU和所述B机主控CPU互为备份，且所述A机主控CPU和所述B机主控CPU不同时上电工作。可选地，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA通过第一接口与从设备FPGA启动A机主控CPU程序存储芯片通信连接，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA通过第二接口与从设备FPGA启动B机主控CPU程序存储芯片通信连接。可选地，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA与外部电路连接，用于接收外部复位信号或者外部切机指令；当所述状态监控高可靠反熔丝FPGA接收到外部复位信号时，保持所述A机主控CPU和所述B机主控CPU的当前运行状态；当所述状态监控高可靠反熔丝FPGA接收到外部切机指令时，对所述A机主控CPU和所述B机主控CPU的当前运行状态进行切换。可选地，还包括：AC耦合电容；所述AC耦合电容设置在所述PCIe高速总线上，用以防止所述从设备FPGA向所述A机主控CPU、所述B机主控CPU倒灌电压。可选地，当所述A机主控CPU处于工作状态时，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA向所述A机供电模块发送A机供电使能信号为不使能，关闭A机主控CPU；所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送重载指令给所述从设备FPGA；所述状态监控高可靠反熔丝FPGA切换从设备FPGA启动程序B机主控CPU程序存储芯片配置从设备FPGA；所述从设备FPGA配置完成后通过状态监控信号通知状态监控高可靠反熔丝FPGA发送B机供电使能信号为使能，启动所述B机主控CPU；所述B机主控CPU发起PCIelink请求与所述从设备FPGA建立PCIe总线连接；所述从设备FPGA发送PCIelink成功状态遥测给所述状态监控高可靠反熔丝FPGA。可选地，当所述B机主控CPU处于工作状态时，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA向B机供电模块发送B机供电使能信号为不使能，关闭B机主控CPU；所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送重载指令给从设备FPGA；所述状态监控高可靠反熔丝FPGA切换从设备FPGA启动程序A机主控CPU程序存储芯片配置从设备FPGA；所述从设备FPGA配置完成后通过状态监控信号通知状态监控高可靠反熔丝FPGA发送A机供电使能信号为使能，启动所述A机主控CPU；所述A机主控CPU发起PCIelink请求与所述从设备FPGA建立PCIe总线连接；所述从设备FPGA发送PCIelink成功状态遥测给所述状态监控高可靠反熔丝FPGA。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统，通过双机冗余冷备份设计提升了产品的可靠性、增加产品寿命，并在对产品扩展性有需求的情况下提升了产品的可扩展性，对于提高星载数传系统传输速率、可靠性保障及使用灵活性有着积极的借鉴意义，在航天领域具有较好的实际工程应用价值。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统的原理框图；图2为本专利技术提供的一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统从A机切换为B机的流程示意图；图3为本专利技术提供的一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统从B机切换为A机的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术提供的一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统的原理框图，如图1所示，本实施例的系统包括：A机主控CPU、B机主控CPU、A机供电模块、B机供电模块、状态监控高可靠反熔丝FPGA、从设备FPGA；A机供电模块用于根据状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向A机主控CPU供电；B机供电模块用于根据状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向B机主控CPU供电；从设备FPGA通过PCIe高速总线分别与A机主控CPU、B机主控CPU通信连接；其中，A机主控CPU和B机主控CPU互为备份，且A机主控CPU和B机主控CPU不同时上电工作。本实施例中，A机主控CPU和B机主控CPU构成主控CPU双机，A机供电模块和B机供电模块构成可控的主控CPU供电DC_DC(直流-直流)双机。当前宇航用PCIe总线双机冗余冷备份架构工作模式为：主控CPU及可控的主控CPU供电DC_DC为双机冷备份，即同一时刻仅可开单机工作，双机互不相关，不同时上电；从设备FPGA启动程序存储芯片双机、状态监控高可靠反熔丝FPGA及从设备FPGA为常开机状态。本实施例中，A/B机功能可完全一致实，现整个系统的双冗余备份，提高系统寿命及可靠性；A/B机功能也可不一致，实现整个系统的功能扩展，每一时刻根据A/B机开关状态不同可以实现不同工作模式间切换，提高系统功能性及应用灵活性。本实施例中，可通过控制使能信号控制相应供电有无，若为不使能则供电输出低，若为使能则输出相应供电；应该符合主控CPU需求的上电时序及断电时序。可选地，状态监控高可靠反熔丝FPGA通过第一接口与从设备FPGA启动A机主控CPU程序存储芯片通信连接，状态监控高可靠反熔丝FPGA通过第二接口与从设备FPGA启动B机主控CPU程序存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统，其特征在于，包括：A机主控CPU、B机主控CPU、A机供电模块、B机供电模块、状态监控高可靠反熔丝FPGA、从设备FPGA；所述A机供电模块用于根据所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向所述A机主控CPU供电；所述B机供电模块用于根据所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向所述B机主控CPU供电；所述从设备FPGA通过PCIe高速总线分别与所述A机主控CPU、B机主控CPU通信连接；其中，所述A机主控CPU和所述B机主控CPU互为备份，且所述A机主控CPU和所述B机主控CPU不同时上电工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统，其特征在于，包括：A机主控CPU、B机主控CPU、A机供电模块、B机供电模块、状态监控高可靠反熔丝FPGA、从设备FPGA；所述A机供电模块用于根据所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向所述A机主控CPU供电；所述B机供电模块用于根据所述状态监控高可靠反熔丝FPGA发送的供电使能信号，向所述B机主控CPU供电；所述从设备FPGA通过PCIe高速总线分别与所述A机主控CPU、B机主控CPU通信连接；其中，所述A机主控CPU和所述B机主控CPU互为备份，且所述A机主控CPU和所述B机主控CPU不同时上电工作。


2.根据权利要求1所述的基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统，其特征在于，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA通过第一接口与从设备FPGA启动A机主控CPU程序存储芯片通信连接，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA通过第二接口与从设备FPGA启动B机主控CPU程序存储芯片通信连接。


3.根据权利要求1所述的基于PCIe高速总线接口的双机冗余备份系统，其特征在于，所述状态监控高可靠反熔丝FPGA与外部电路连接，用于接收外部复位信号或者外部切机指令；
当所述状态监控高可靠反熔丝FPGA接收到外部复位信号时，保持所述A机主控CPU和所述B机主控CPU的当前运行状态；
当所述状态监控高可靠反熔丝FPGA接收到外部切机指令时，对所述A机主控CPU和所述B机主控CPU的当前运行状态进行切换。


4.根据权利要求1-3中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕树鹏，沈奇，陆灵君，韦杰，双小川，王志国，纪丙华，
申请(专利权)人：上海航天计算机技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31