一种冷备份双机切换电路

1.一种冷备份双机切换电路，包括主机部分和与其电路结构相对应的备机部分，其特征在于，所述主机部分包括依次相连的主机供电电路、主机开关继电器和主机二次电源转换，主机二次电源转换的输出分别与主机CPU控制器的输入、狗咬加备机供电电路的输入连接，主机CPU控制器的输出连接关闭备机供电的电路，同时与主机冷热启动标志电路双向信号连接，关闭备机供电的电路的输出连接主机遥测开关电路；所述备机部分包括依次相连的备机供电电路、备机开关继电器和备机二次电源转换，备机二次电源转换的输出分别与备机CPU控制器的输入、狗咬加主机供电电路的输入连接，备机CPU控制器的输出连接关闭主机供电的电路，同时与备机冷热启动标志电路双向信号连接，关闭主机供电的电路的输出连接备机遥测开关电路；所述主机、备机开关继电器分别连接直接指令，直接指令为主开备关指令和备开主关指令；狗咬加备机供电电路的输出、关闭备机供电的电路的输出连接备机开关继电器；狗咬加主机供电电路的输出、关闭主机供电的电路的输出连接主机开关继电器。
2.如权利要求1所述的冷备份双机切换电路，其特征在于，所述的主机或备机的冷热启动标志电路为一个D型触发器。

一种冷备份双机切换电路\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种冷备份星载计算机系统重构电路。\n背景技术\n[0002] 小卫星星务中心计算机是一个以冷储备为主的双机系统。在原有设计中，遥测切换电路、抢权电路和系统初态控制电路均在公共供电区域，为长期不断电部位。从可靠性设计角度分析，尽管在不考虑双重故障的前提下，这部分电路不会引起单点故障，但是进一步提高系统的冷储备深度，优化双机切换的机制，消除目前存在的公共电路，将有利于系统可靠性和使用寿命的进一步提高。\n[0003] 在原有的设计中，如果卫星在轨运行期间，当主机发生看门狗狗咬事件后复位自身，在随后的5秒钟能够正常工作，并发出关闭备机的命令使系统恢复冷储备状态。如果随后系统又进入故障状态，将导致系统重复复位而不能顺利发生系统重构。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是克服现有技术不能顺利发生系统重构的不足，提供一种有利于长寿命、高可靠应用需求、消除长期加电部位、完全冷备份低功耗的双机切换电路。\n[0005] 为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：\n[0006] 一种冷备份双机切换电路，包括主机部分和与其电路结构相对应的备机部分，所述主机部分包括依次相连的主机供电电路、主机开关继电器和主机二次电源转换，主机二次电源转换的输出分别与主机CPU控制器的输入、狗咬加备机电电路的输入连接，主机CPU控制器的输出连接关备机电电路，同时与主机冷热启动标志电路双向信号连接，关备机电电路的输出连接主机遥测开关电路；所述备机部分包括依次相连的备机供电电路、备机开关继电器和备机二次电源转换，备机二次电源转换的输出分别与备机CPU控制器的输入、狗咬加主机电电路的输入连接，备机CPU控制器的输出连接关主机电电路，同时与备机冷热启动标志电路双向信号连接，关主机电电路的输出连接备机遥测开关电路；所述主机、备机开关继电器分别连接直接指令，直接指令为主开备关指令和备开主关指令；狗咬加备机电电路的输出、关备机电电路的输出连接备机开关继电器；狗咬加主机电电路的输出、关主机电电路的输出连接主机开关继电器。\n[0007] 上述方案中，所述的主机或备机的冷热启动标志电路为一个D型触发器。\n[0008] 本发明在故障重构设计中消除了长期加电模式的公共电路部分，经过上述设计改进，一方面降低了计算机产品的功耗，另一方面使得双机之间不存在逻辑交叉点，实现了完全的冷储备双机系统，提高了产品的工作可靠性。同时，优化了系统冗余容错管理策略，在硬件设计中增加冷热启动标志，结合软件管理策略将双机之间的主动抢权和主动让权相结合，在故障状态下及时切换以便尽快隔离故障，同时确保整星工作安全。本发明使系统在长寿命运行过程中，处于冷备份状态的单机系统完全处于休眠状态。有效降低了星务中心计算机产品的长期功耗。优化了系统可靠性模型，有利于提高可靠性指标。\n附图说明\n[0009] 图1为本发明的冷备份双机切换电路结构框图。\n[0010] 图2为图1电路切换状态迁移图(主机狗咬一次)。\n[0011] 图3为图1电路切换状态迁移图(主机狗咬2次以上)\n具体实施方式\n[0012] 以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。\n[0013] 如图1所示，一种冷备份双机切换电路，包括主机部分和与其电路结构相对应的备机部分，所述主机部分包括依次相连的主机供电电路、主机开关继电器和主机二次电源转换，主机二次电源转换的输出分别与主机CPU控制器的输入、狗咬加备机电电路的输入连接，主机CPU控制器的输出连接关备机电电路，同时与主机冷热启动标志电路双向信号连接，关备机电电路的输出连接主机遥测开关电路。\n[0014] 所述备机部分包括依次相连的备机供电电路、备机开关继电器和备机二次电源转换，备机二次电源转换的输出分别与备机CPU控制器的输入、狗咬加主机电电路的输入连接，备机CPU控制器的输出连接关主机电电路，同时与备机冷热启动标志电路双向信号连接，关主机电电路的输出连接备机遥测开关电路。\n[0015] 所述主机、备机开关继电器分别连接直接指令，直接指令为主开备关指令和备开主关指令，用开关继电器直接控制一次电源，受控的一次电源经二次电源变换后，分别给主机、备机的系统供电。狗咬加备机电电路的输出、关备机电电路的输出连接备机开关继电器；狗咬加主机电电路的输出、关主机电电路的输出连接主机开关继电器。\n[0016] 主机或备机的冷热启动标志电路为一个D型触发器，冷启动时该状态为0，相应CPU控制器中的软件看门狗计数器置0；发生看门狗狗咬事件时使得该状态为1，热启动不改变该状态。主机或备机每次复位后相应CPU控制器查询该状态，如果是1，相应的计数变量加1。\n[0017] 当发生切换时，系统工作过程如图2、图3所示。\n[0018] 如图2所示，主机有电时发生了第1次看门狗狗咬事件后，主机自己复位，同时给备机加电。由状态1迁移到状态2，双机均处于复位后初始化状态，系统进入了重构状态。\n主机复位后，重新进行初始化，初始化正常结束后等待4秒，然后发出一条命令软件关备机电。此时备机加电后，初始化正常结束后的等待时间为8秒，然后发出一条命令软件关主机电，由状态2迁移到状态1。\n[0019] 如图3所示，若主机第1次复位后没有恢复正常，发生第2次看门狗狗咬事件，此时主机复位后，优先级降低，初始化正常结束后等待时间延长为16秒，而备机初始化正常结束后等待时间还是8秒，因此备机会关断主机电源，由状态2迁移到状态3。\n[0020] 依据冷热启动标志电路判断是否发生狗咬，软件采集狗咬计数值。同时可以通过遥测返回地面。如果热复位发生多次后，地面控制系统可以通过遥测值的判断，进行直接指令切换。\n[0021] 本发明电路在产品上已经实现，经过产品测试，冷备份工作模式下整机功耗为\n6.86W，比原来降低了1.34W(某星务中心计算机产品实测功耗为：8.2W)。产品中设置的冷热启动标志能够被处理器正常访问，进一步结合应用软件的处理，可以实现预想的切换策略。