cpci總線下的計算機控制設計分析

1、<p>　　CPCI總線下的計算機控制設計分析</p><p>　　[摘 要]在計算機應用中，最基本要求極為安全可靠，其中在CPCI總線下實施計算機控制的冗余設計，能夠顯著就對計算機控制可靠性提供保障。本文則重點分析CPCI總線下的計算機控制冗余設計，以為同行工作者提供相應的參考資料。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]CPCI總線；計算機；控制設計 </p><

2、;p>　　中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）08-0354-01 </p><p>　　控制計算機擔負著通信、數(shù)據(jù)處理、控制等工作，是系統(tǒng)的核心構(gòu)件，其可靠性直接影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。對于CPCI總線下的控制計算機，其采用冗余的優(yōu)勢是：當系統(tǒng)發(fā)生故障時，冗余配置另外一套設備、部件立刻激發(fā)，繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)給出的任務，能極大降低系統(tǒng)的故障率和故障時間，使得控制計

3、算機的可靠性得到保障。因此，冗余設計是CPCI總線下的控制計算機設計方案的常見方法，能很好滿足系統(tǒng)對可靠性、穩(wěn)定性的要求。 </p><p>　　1.CPCI總線下的計算機控制原理 </p><p>　　獨立計算機冗余控制計算機系統(tǒng)有兩套I/O信號，分別由兩個相互獨立的計算機負責，控制電路控制這兩套I/O信號的接口，通過切換控制電路即可完成對計算機與外接的接通方式?？刂七@兩套I/O信號的兩

4、個計算機有一樣的CPU板、電源、軟硬件及擴展板[1]。 </p><p>　　2.CPCI總線下計算機控制設計方案 </p><p>　　2.1選擇合適的冗余設計模式 </p><p>　　冗余設計分為多種，根據(jù)冗余的程度可分為1：n（n=1、2、3…）冗余；根據(jù)工作方式可分為冷備份冗余、熱備份冗余；根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置，可分為系統(tǒng)級冗余、部件級冗余、元件級冗余等。

5、考慮到CPCI計算機的特點經(jīng)以及系統(tǒng)的復雜程度、造價成本、功能，尤其是模塊化的特點，本次控制計算機系統(tǒng)設計采用冷備份、系統(tǒng)級、1：1冗余，即雙機冗余冷備份，這種冗余模式相對較為簡單、可靠性高，能滿足系統(tǒng)工作對備份方式、需要、特點的要求。對于CPCI總線下的控制計算機的設計方案，本文主要介紹硬件設計。 </p><p>　　2.2計雙電源互鎖 </p><p>　　為了避免同時處于工作狀態(tài)的

6、兩個部件相互影響，會采用互鎖技術(shù)，這是一項只允許一個部件工作的技術(shù)。本文設計的控制計算機系統(tǒng)是冷備份冗余，因此必須進行雙電源互鎖設計，以免系統(tǒng)的兩個計算機同時工作。為了實現(xiàn)上述目標，在本系統(tǒng)兩個計算機間應用了互鎖設計，這種設計不僅避免兩個計算機同時同時，還防止了它們同時被加電。 </p><p>　　系統(tǒng)電源采用DC電源輸出，輸出電壓有兩個+5V、3.3V兩種規(guī)格。本文以+5V電壓輸出為例：每個電源都有EN使能端

7、、互鎖控制信號輸出端（TTL電平）、DC28V輸入端、+5V輸出端，其中 EN使能端高電平有效，控制電源DC-DC轉(zhuǎn)換模塊就會啟動電源，否者不會啟動，而另一電源的EN使能端與該電源的互鎖控制輸出信號互聯(lián)。當EN使能端為低電平且外部28V輸入接通時，電源不輸出+5V電壓，即不工作，此時互鎖控制輸出信號為高高電平；當EN使能端為高電平且外部28V輸入接通時，電源輸出+5V電壓，開始工作，此時互鎖控制輸出信號為低電平[2]。也就是說，電源1處

8、于非工作狀態(tài)時，如果接通外部28V時，電源輸出+5V電壓。則互鎖控制信號輸出高電平，控制電源DC-DC轉(zhuǎn)換模塊處于工作狀態(tài)， </p><p>　　2.3 設計切換控制電路 </p><p>　　完成1次相應計算機輸出I/O信號的控制需要兩組I/O信號的切換。只有有電源處于工作狀態(tài)，則切換控制電路都會工作。只要輸出信號進過2JT5-2繼電器選擇器，無論是輸出+5V的電源工作還是輸出3.3V

9、的電源工作，2JT5-2均可向切換電路提供+5V和3.3V的工作電源。此外，處理過后的電源1的+5V1輸出信號“SEL”會被切換電路選擇，若+5V1無效，則計算機2的I/O信號接口輸出；若+5V1有效，則計算機1的I/O信號接口輸出。 </p><p>　　切換器件在切換電路的選擇如下：串口、PS2、USB等一般信號選擇MAX4761；VGA顯示信號選擇專用切換器件MAX4885。此外，還設計了四通道的以太網(wǎng)交換

10、電路，以解決開關(guān)不宜用來切換選擇太網(wǎng)信號的問題。交換電路會接收到多種以太網(wǎng)信號，既有外部的以太網(wǎng)接口信號，又有計算機系統(tǒng)內(nèi)部的以太網(wǎng)接口信號[3]，通過以太網(wǎng)各以太網(wǎng)接口完成電路交換數(shù)據(jù)的交換，繼而滿足系統(tǒng)要求。隔離變壓器MIDCOM 7120-37、交換器件BCM5328M均在設計得以采用。 </p><p>　　3 共享機制的實現(xiàn)策略 </p><p>　　本文設計的控制計算機系統(tǒng)采用

11、的是IDE接口存儲器。在前文的論述中，我們知道因為系統(tǒng)的兩個計算機互為冷備份，為了避免同時工作時互相影響，我們通過一些列的設計使其無法同時工作，這也使得兩個計算機之間不能直接共享數(shù)據(jù)信息，而如果不能共享數(shù)據(jù)信息，實際的工作就會受到影響。為了確保系統(tǒng)的兩個計算機，傳統(tǒng)的做法是把關(guān)鍵文件從一個計算機拷貝到另外一個計算機，這種共享數(shù)據(jù)的方法不僅在計算機故障時無法使用，且還會在較長的時間內(nèi)影響設備的正常工作[4-5]。而通過切換IDE信號，可使

12、得任何一個處于工作狀態(tài)的計算機均能訪問兩個計算機儲存器所儲存的共享，掃清了數(shù)據(jù)共享的障礙。也就是說，主、從盤存儲器均可以被處于工作狀態(tài)的計算機訪問，而系統(tǒng)啟動也可以從任意一個存儲器發(fā)起，且任意一個存儲器均配備一套完整的軟件和操作系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)啟動后又可立刻訪問另外一個存儲器，這就相當于兩個計算機同時共用兩套存儲器，繼而實現(xiàn)了兩個計算機之間的信息數(shù)據(jù)共享，確保計算機控制設計共享的有效實現(xiàn)。 </p><p>&

13、lt;b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　可靠是用戶對控制計算機最基本要求，這也是本文設計方案嚴格遵循的原則。冗余技術(shù)是一項復雜的設計技術(shù)，是提升控制計算機性能的重要方法。當在具體應用中，還應根據(jù)實際情況決定方案是否采用冗余設計。因為冗余設計不僅能降低控制計算機的故障時間和故障率，還會增加投資成本、設計難度和系統(tǒng)的復雜性。如果控制計算機對穩(wěn)定要求非常高的且成本允許，可采用冗余設計，比如

14、 CPCI總線下的控制計算機，即使投入大量人力、物力進行冗余設計也是值得的。大量的研究實驗指出，CPCI總線下的控制計算機采用冗余設計，其可靠性是有保障的，本方案主要采用冗余設計，具體內(nèi)容包括系統(tǒng)原理的介紹、冗余模式的選擇、雙電源互鎖的設計、切換控制電路的設計、數(shù)據(jù)共享方式的選擇，以供參考及應用。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　

15、[1] 郭峰，沈浩，王勇等.基于CPCI總線冗余控制計算機的設計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2010，18（11）：2570-2572. </p><p>　　[2] 卜穎.一種基于CPCI總線的控制計算機設計[J].工業(yè)控制計算機，2013，26（5）：68-69. </p><p>　　[3] 張曉愚.基于CPCI總線的雷達數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)顯控軟件設計[J].計算機測量與控制，2