[发明专利]一种三冗余计算机同步方法

说明书

本发明提供了一种三冗余计算机同步方法，该方法采用表决模块为冗余计算机系统提供三路同步脉冲信号，冗余计算机的CPU对这三路同步脉冲信号进行故障检测，并采用相同的切换策略确定统一的同步脉冲信号，这样可以确保时钟系统出现一度或两度故障状态下，仍然能为冗余计算机提供连续的高精度同步时钟信号，从而提高了冗余计算机系统的可靠性；另外，本发明采用统一的同步脉冲信号，并通过三个冗余计算机间的状态交互，确保冗余计算机软件时间基准的同步性，并采用同步脉冲信号作为软件实时执行时的软终端触发信号，确保冗余计算机的工作进程同步；上述同步方法可以确保冗余计算间的时间误差小于10μs，同步方法实现简单，便于工程实现。

技术领域

本发明涉及飞行控制计算机冗余技术领域，特别涉及一种三冗余计算机同步方法，可应用于运载火箭和航天器的计算机系统，实现冗余计算机同步。

背景技术

由于冗余计算机在高可靠与低成本的独特的优势，在未来的各种类型的上面级、快速响应的液体小火箭、固体小运载、空射小运载和用于载人探月的重型运载火箭上将具有广泛的应用。

冗余计算机可以有效提高运载火箭和航天器的可靠性，但是传统的冗余计算机系统采用同一个时钟源，在该时钟源出现故障时，会影响整个冗余计算机系统的可靠性。而如果采用冗余时钟方案，则存在冗余时钟同步，以及计算机软件同步的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种三冗余计算机同步方法，该方法采用了冗余时钟方案提高冗余计算机的时钟可靠性，并在硬件同步时钟基础上，通过三机交互实现冗余计算机的软件同步，可以有效提高冗余计算机系统的可靠性，实现方法简单，便于工程实现。

本发明的上述目的通过以下方案实现：

一种三冗余计算机系统同步方法，包括以下步骤：

(1)、生成三路同步脉冲，并将所述三路同步脉冲发送给互为冗余的三个CPU模块；其中：所述三路同步脉冲分别为第一同步脉冲、第二同步脉冲和第三同步脉冲；所述三个CPU模块分别为CPU模块A、CPU模块B、CPU模块C；

(2)、三个CPU模块在三路同步脉冲中选取一路同步脉冲作为共同的同步时钟脉冲；在三冗余计算机系统运行过程中，三个CPU模块对选取的同步时钟脉冲进行故障检测，如果检测到所述同步时钟脉冲出现故障，则三个CPU模块采用相同的切换策略，切换另一个同步脉冲信号作为共同的同步时钟脉冲；

(3)、从计算机硬件平台上电后，三个CPU模块首先通过数据交互获取每个CPU模块的软件启动状态，如果各CPU模块确定所有CPU模块的软件启动状态均为准备正常，则选取同一时刻作为同步时钟脉冲的开始计时时刻；

(4)、在三个CPU模块中，将同步时钟脉冲信号作为各自应用软件实时执行过程中的软中断触发信号，且中断触发周期相同。

上述的三冗余计算机同步方法，在步骤(1)中，采用表决模块生成三路同步脉冲；所述表决模块包括三个表决单元，且每个表决单元中均包括1个晶振和1个表决FPGA，其中：表决FPGA对晶振输出的脉冲进行计数后，输出设定频率的同步脉冲给CPU模块。

上述的三冗余计算机同步方法，在步骤(2)中，三个CPU模块对选取的同步时钟脉冲进行故障检测，具体检测方法如下：三个CPU模块分别对同步时钟脉冲的脉冲电平、脉冲到达时间、脉冲宽度进行监测；然后，每个CPU模块根据监测结果判断同步时钟脉冲是否出现故障；如果有两个或三个CPU模块判断同步时钟模块出现故障，则最终判断所述同步时钟模块出现故障。

上述的三冗余计算机同步方法，CPU模块根据对同步时钟脉冲的脉冲电平、脉冲到达时间、脉冲宽度的监测结果判断同步时钟脉冲是否出现故障，具体判断方法如下：