一种嵌入式系统多处理器模块热备份方法技术方案

本发明专利技术涉及一种嵌入式系统多处理器模块热备份方法，属于嵌入式系统通讯技术领域。本发明专利技术无需仲裁机构和冗余部件，利用系统内部资源实现模块间的实时监测和热备份管理；可以根据处理器计算单元的实际空间布局、成本以及任务需要来动态配置多个冗余处理器模块的数量，具有良好的系统可扩展性；在某个处理器模块故障时，备用处理器模块不仅可以及时接管故障处理器模块的工作，同时依据控制台设备的指令流程按时序执行控制台发送的所有控制指令。程按时序执行控制台发送的所有控制指令。程按时序执行控制台发送的所有控制指令。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式系统多处理器模块热备份方法


[0001]本专利技术属于嵌入式系统通讯
，具体涉及一种嵌入式系统多处理器模块热备份方法。

技术介绍

[0002]在某控制系统中，控制台设备需要通过处理器计算单元实现对命令执行单元的控制。处理器计算单元通过以太网接收控制台设备发送的控制指令，并对控制指令进行解析处理，将解析处理后的控制指令通过不同接口发送给命令执行单元。命令执行单元将自身生成的命令反馈数据通过不同接口向处理器计算单元发送。处理器计算单元接收到命令执行单元的命令反馈数据后，对命令反馈数据按照以太网报文进行组包处理，生成控制台反馈指令，将生成的控制台反馈指令通过以太网发送给控制台设备。
[0003]在上述控制系统中，处理器计算单元是该控制系统的核心部件，为了确保该核心部件工作的可靠性，需要对处理器计算单元进行冗余备份。处理器计算单元是由多块处理器模块组成，通常只需采用几块备用处理器模块即可实现对处理器计算单元的冗余备份。因此，处理器计算单元冗余备份的核心在于软件的处理方法上。现有处理器计算单元热备份的软件处理方法存在以下缺点：(1)采用某块固定的处理器模块作为备用处理器模块，不能根据处理器计算单元的实际空间布局、成本以及任务需要来动态调配备用处理器模块的数量，热备份软件配置不够灵活，且不具备可扩展性；(2)由于控制台是按照事先设定好的控制流程向处理器计算单元发送的控制指令，对控制指令的执行时序要求十分严格，若软件热备份处理不当，可能造成遗漏执行某条控制指令、相同类型控制指令被覆盖而无法执行或者未按照指令的执行间隔去执行控制指令，从而导致在热备份的过程中指令执行时序紊乱或指令执行错误。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：如何解决目前控制系统中处理器计算单元的多个处理器模块在热备份过程中存在“遗漏执行某条控制指令、相同类型控制指令被覆盖而无法执行或者未按照指令的执行间隔去执行控制指令”的问题，增强控制台和处理器计算单元以及命令执行单元之间通讯的可靠性，提高处理器计算单元内配置冗余处理器模块的灵活性和便捷性。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种嵌入式系统多处理器模块热备份方法，该方法基于一种控制系统实现，所述控制系统包括控制台设备、处理器计算单元和命令执行单元；
[0008]所述控制台设备用于通过以太网发送控制指令给处理器计算单元，并通过以太网接收处理器计算单元发送的控制台反馈指令，每条控制指令的超时时间和相邻控制指令之
间的间隔时间是固定的；
[0009]所述处理器计算单元用于通过以太网接收控制台设备发送的控制指令，对每条控制指令进行解析处理；处理器计算单元由多块处理器模块组成；
[0010]所述命令执行单元用于通过不同接口接收处理器计算单元发送的控制指令，并将自身生成的命令反馈数据通过不同接口向处理器计算单元发送；
[0011]基于所述控制系统实现的嵌入式系统多处理器模块热备份方法包括以下步骤：
[0012]S1：控制台设备通过以太网向处理器计算单元发送控制指令，处理器计算单元通过以太网接收控制台设备发送的控制指令，并对控制指令进行解析处理，将解析处理后得到的控制指令通过不同接口发送给命令执行单元；
[0013]S2：命令执行单元将自身生成的命令反馈数据通过不同接口向处理器计算单元发送；
[0014]S3：处理器计算单元接收到命令执行单元的命令反馈数据后，对命令反馈数据按照以太网报文进行组包处理，生成控制台反馈指令，将生成的控制台反馈指令通过以太网发送给控制台设备。
[0015]优选地，所述控制台设备通过以太网向处理器计算单元发送的每条控制指令包括：指令序号、指令长度、指令类型、指令内容、指令超时时间、当前指令和下一条指令的间隔时间；其中，发送的指令序号是连续递增的，控制台设备从发出当前这条指令开始计时，当接收到该条指令的控制台反馈指令时停止计时，控制台设备所能允许的这段计时时间的最大值即为指令超时时间。
[0016]优选地，所述处理器计算单元由N块工作处理器模块和M块备用处理器模块构成，N块工作处理器模块和M块备用处理器模块之间通过以太网和IPMB总线进行通讯；M块备用处理器模块不仅作为N块工作处理器模块的备用，而且能够实时监控N块工作处理器模块的工作状态；
[0017]控制台设备、处理器计算单元中的备用处理器模块和工作处理器模块基于CORBA中间件建立以消息为中心的模型；每块工作处理器模块在执行控制台设备发送的控制指令时，实时保存和发布这条控制指令，控制台设备能通过CORBA中间件的同步更新机制访问到每块工作处理器模块当前正在执行的控制指令的信息，也能够访问备用处理器模块和工作处理器模块的监控对应关系，即哪块备用处理器模块负责监控哪块工作处理器模块；
[0018]其中，处理器计算单元中的M块备用处理器模块和N块工作处理器模块在上电启动后，首先通过读取各自模块中的配置文件来获取本模块的IP地址和角色职能，其中，角色职能包括状态监控者和命令执行者，若角色职能是状态监控者，还获取本模块所监控的工作处理器模块的编号和IP地址；
[0019]处理器计算单元中的M块备用处理器模块和N块工作处理器模块基于CORBA中间件建立以消息为中心的发布
‑
订阅服务模型；所有的备用处理器模块和工作处理器模块均能通过CORBA中间件的同步更新机制访问到当前正在执行的控制台控制指令的信息。
[0020]优选地，步骤S1中，处理器计算单元采用如下方法对控制指令进行解析处理：
[0021]控制台设备发送的控制指令的格式由“指令标识”+“信源标识”+“信宿标识”+“指令序号”+“指令长度”+“指令类型”+“指令超时时间”+“指令间隔时间”+“指令有效字段内容”+“校验和”组成；
[0022]处理器计算单元中的处理器模块根据控制指令的标识和指令类型，判断当前控制指令的长度和校验和是否正确，其中，当前控制指令的最后一个字的内容为校验和，将当前控制指令中除了“校验和”字段的其余字段内容按照CRC16校验算法计算出校验和；若控制指令长度和校验和均正确，则从当前控制指令中提取出控制指令的有效字段内容，记为控制指令有效数据内容，并保存这条控制指令的序号、指令超时时间和指令间隔时间；处理器计算单元将控制指令有效数据内容发送给命令执行单元。
[0023]优选地，步骤S1中，处理器计算单元通过以太网接收控制台设备发送的控制指令，并对控制指令进行解析处理的过程中，处理器计算单元在各个处理器模块之间实现热备份处理的步骤如下：
[0024]S
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：处理器计算单元上电启动后，N块工作处理器模块和M块备用处理器模块同时接收控制台设备发送的所有控制指令；N块工作处理器模块按照控制台设备预先设定好的流程解析并执行每条控制指令，M块备用处理器模块不解析和执行每条控制指令，只是保存每条控制指令本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式系统多处理器模块热备份方法，其特征在于，该方法基于一种控制系统实现，所述控制系统包括控制台设备、处理器计算单元和命令执行单元；所述控制台设备用于通过以太网发送控制指令给处理器计算单元，并通过以太网接收处理器计算单元发送的控制台反馈指令，每条控制指令的超时时间和相邻控制指令之间的间隔时间是固定的；所述处理器计算单元用于通过以太网接收控制台设备发送的控制指令，对每条控制指令进行解析处理；处理器计算单元由多块处理器模块组成；所述命令执行单元用于通过不同接口接收处理器计算单元发送的控制指令，并将自身生成的命令反馈数据通过不同接口向处理器计算单元发送；基于所述控制系统实现的嵌入式系统多处理器模块热备份方法包括以下步骤：S1：控制台设备通过以太网向处理器计算单元发送控制指令，处理器计算单元通过以太网接收控制台设备发送的控制指令，并对控制指令进行解析处理，将解析处理后得到的控制指令通过不同接口发送给命令执行单元；S2：命令执行单元将自身生成的命令反馈数据通过不同接口向处理器计算单元发送；S3：处理器计算单元接收到命令执行单元的命令反馈数据后，对命令反馈数据按照以太网报文进行组包处理，生成控制台反馈指令，将生成的控制台反馈指令通过以太网发送给控制台设备。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制台设备通过以太网向处理器计算单元发送的每条控制指令包括：指令序号、指令长度、指令类型、指令内容、指令超时时间、当前指令和下一条指令的间隔时间；其中，发送的指令序号是连续递增的，控制台设备从发出当前这条指令开始计时，当接收到该条指令的控制台反馈指令时停止计时，控制台设备所能允许的这段计时时间的最大值即为指令超时时间。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理器计算单元由N块工作处理器模块和M块备用处理器模块构成，N块工作处理器模块和M块备用处理器模块之间通过以太网和IPMB总线进行通讯；M块备用处理器模块不仅作为N块工作处理器模块的备用，而且能够实时监控N块工作处理器模块的工作状态；控制台设备、处理器计算单元中的备用处理器模块和工作处理器模块基于CORBA中间件建立以消息为中心的模型；每块工作处理器模块在执行控制台设备发送的控制指令时，实时保存和发布这条控制指令，控制台设备能通过CORBA中间件的同步更新机制访问到每块工作处理器模块当前正在执行的控制指令的信息，也能够访问备用处理器模块和工作处理器模块的监控对应关系，即哪块备用处理器模块负责监控哪块工作处理器模块；其中，处理器计算单元中的M块备用处理器模块和N块工作处理器模块在上电启动后，首先通过读取各自模块中的配置文件来获取本模块的IP地址和角色职能，其中，角色职能包括状态监控者和命令执行者，若角色职能是状态监控者，还获取本模块所监控的工作处理器模块的编号和IP地址；处理器计算单元中的M块备用处理器模块和N块工作处理器模块基于CORBA中间件建立以消息为中心的发布
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订阅服务模型；所有的备用处理器模块和工作处理器模块均能通过CORBA中间件的同步更新机制访问到当前正在执行的控制台控制指令的信息。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S1中，处理器计算单元采用如下方法对控
制指令进行解析处理：控制台设备发送的控制指令的格式由“指令标识”+“信源标识”+“信宿标识”+“指令序号”+“指令长度”+“指令类型”+“指令超时时间”+“指令间隔时间”+“指令有效字段内容”+“校验和”组成；处理器计算单元中的处理器模块根据控制指令的标识和指令类型，判断当前控制指令的长度和校验和是否正确，其中，当前控制指令的最后一个字的内容为校验和，将当前控制指令中除了“校验和”字段的其余字段内容按照CRC16校验算法计算出校验和；若控制指令长度和校验和均正确，则从当前控制指令中提取出...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘雁鹏，赵昶宇，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：