基于溫備份技術(shù)的高可靠嵌入式控制器設(shè)計(jì)

3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 FPGA邏輯設(shè)計(jì)
　FPGA實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)復(fù)接功能，完成兩路串行輸入數(shù)據(jù)的復(fù)接并通過串行接口輸出。復(fù)接器在FPGA中實(shí)現(xiàn)分為3個(gè)模塊：串行輸入模塊、復(fù)接模塊和串行輸出模塊，如圖7所示。兩路LVDS數(shù)據(jù)通過串行輸入模塊存儲(chǔ)在相應(yīng)的FIFO中，復(fù)接模塊中的控制邏輯同步地取出1個(gè)或2個(gè)FIFO中的數(shù)據(jù)并通過復(fù)接單元復(fù)接后存入FIFO3，串行輸出模塊將FIFO3中的數(shù)據(jù)取出并發(fā)送。

3.2 MCU軟件
　主系統(tǒng)的MCU與備份系統(tǒng)的MCU的軟件功能有所不同：主MCU完成實(shí)驗(yàn)的控制、數(shù)據(jù)的采集處理以及向備份MCU定時(shí)備份實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)進(jìn)程信息；備份MCU除定時(shí)接收主MCU發(fā)送的備份數(shù)據(jù)外，其余時(shí)間處于休眠狀態(tài)。主備份MCU采用統(tǒng)一的程序設(shè)計(jì)，程序流程圖如圖8所示。主備份MCU按照特定輸入引腳的電平值確定本系統(tǒng)是主系統(tǒng)或備份系統(tǒng)，從而運(yùn)行不同的程序。

　若主MCU出現(xiàn)暫時(shí)性故障，則主MCU內(nèi)置的看門狗電路會(huì)重啟主MCU，讀入故障前的最后一次備份信息，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。若主MCU出現(xiàn)永久性故障，則主系統(tǒng)進(jìn)入掉電狀態(tài)，而備份MCU讀取Flash中的備份信息并接替主系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)控制。
隨著空間技術(shù)的進(jìn)步，空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求必然會(huì)提升到一個(gè)新的高度，同時(shí)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)也提出了更高的要求。作為實(shí)驗(yàn)控制核心部件，高可靠控制器的設(shè)計(jì)仍將是十分重要的課題。本文利用MSP430與IGLOO系列FPGA的低功耗特性完成的新型溫備份設(shè)計(jì)，在提高可靠性的同時(shí)保證了系統(tǒng)的低功耗，適用于未來空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的高可靠控制。
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