單片機(jī)多機(jī)冗余設(shè)計(jì)及控制模塊的VHDL語(yǔ)言描述

作者：時(shí)間：2012-11-26 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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1.3.1 電源控制

三個(gè)單片機(jī)的供電電源由控制模塊控制。主控遠(yuǎn)件需要保證足夠電流容量，可采用功率三極管或場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)。不能采用繼電器在，以避免觸點(diǎn)電源跳變。

1.3.2 時(shí)鐘產(chǎn)生

晶體振蕩器輸出脈沖作為單片機(jī)時(shí)鐘，中間增加可控的緩沖級(jí)。緩沖級(jí)可以增加時(shí)鐘信號(hào)的輸出負(fù)載能力，并可被控制模塊控制。

1.3.3 復(fù)位電路

三個(gè)單片機(jī)的復(fù)位端并聯(lián)接至同一個(gè)復(fù)位端。復(fù)位信號(hào)在信號(hào)極性和脈沖寬度上滿足單片機(jī)復(fù)位要求，驅(qū)動(dòng)能力滿足多單片機(jī)需要。復(fù)位電路同樣是受控于控制模塊，用以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)同步。

1.4 報(bào)警與控制

不同狀態(tài)下核心控制模塊有不同的信號(hào)輸出，異常狀態(tài)同時(shí)也是報(bào)警信號(hào)。正常狀態(tài)輸出綠燈，出錯(cuò)狀態(tài)輸出黃燈，失敗狀態(tài)輸出紅燈。黃燈輸出時(shí)系統(tǒng)可以暫時(shí)繼續(xù)工作，等到系統(tǒng)空閑或許可時(shí)進(jìn)行糾錯(cuò)。紅燈輸出時(shí)系統(tǒng)立即進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，輸出端呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，需要時(shí)可以馬上糾錯(cuò)，恢復(fù)系統(tǒng)。

系統(tǒng)恢復(fù)需要對(duì)控制模塊進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位脈沖可以是自身的失敗狀態(tài)輸出，也可以是出錯(cuò)脈沖輸出和其他信號(hào)的組合邏輯?？刂颇K的復(fù)位，實(shí)際是對(duì)各單片機(jī)重新進(jìn)行時(shí)序?qū)R和復(fù)位單片機(jī)程序。此處設(shè)計(jì)需結(jié)合具體使用場(chǎng)合考慮。

2 控制模塊的VHDL語(yǔ)言描述

本控制模塊主要采用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行描述。

library ieee;

　　use ieee.std_1164.all;

　　use ieee.std_logic_unsigned.all;

　　Entity redu_control is

　　Port (a_bus,b_bus,c_bus:in std_logic_vector(7-三輸入總線，--本設(shè)計(jì)定為8位)

　　o_bus: out std_logic_vector(7 downto 0);--8位輸出總線

　　error_out,fail_out:out std_logic;--出錯(cuò)、失敗輸出

　　reset_in，clock_in: in std_logic;--復(fù)位、時(shí)鐘輸入

　　power,clock,reset:out std_logic；--電源、時(shí)鐘、復(fù)位輸出

　?。?/div>

　　end；

　　architecture control_pro of redu_control_is

　　signal int: std_logic;

　　begin

　　bus_pro:process(a_bus,b_bus,c_bus) -總線控制過(guò)程

　　begin

　　if a_bus=b_bus then

　　o+bus=a_bus;

　　if a_bus=c_bus then - 正常輸出

　　error_out='0'；

　　fail_out='0';

　　else

　　error_out='1'; --給出出錯(cuò)信號(hào)

　　fail_out='0';

　　end if

　　elsif a_bus=c_bus then

　　o_bus=a_bus;

　　error_out='1'; --給出出錯(cuò)信號(hào)

　　fail_out='0';　

　　elsif b_bus=c_bus then -不同的出錯(cuò)情況

　　o_bus=b_bus;

　　error_out='1';

　　fail_out='0';

　　else --失敗輸出

　　o_bus=(others=>'z');

　　fail_out='1';

　　end if

　　end process bus_pro; --總線過(guò)程結(jié)束

　　start_pro process -啟動(dòng)過(guò)程

　　begin

　　wait until reset_in='1'; --等待外部復(fù)位啟動(dòng)

　　power='0'；

　　clock='0'；

　　reset='0'; --停止電源、時(shí)鐘、復(fù)位輸出

　　power='1' after 3 s; --3s后輸出電源信號(hào)

　　clock=clock_in after 6 s; --6s后輸出時(shí)鐘信號(hào)

　　reset='1' after 9 s；--9s后輸出復(fù)位信號(hào)

　　reset='0'after 10 s；--復(fù)位信號(hào)回到高電平

　　end process start_pro；--啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束

　　end；

本文所述的時(shí)鐘對(duì)齊方法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單但并不唯一。復(fù)雜一點(diǎn)的方法可以采用不同時(shí)鐘輸出到不同單片機(jī)，比較反饋后，調(diào)整時(shí)鐘輸出個(gè)數(shù)達(dá)到調(diào)節(jié)目標(biāo)。