串口通信在雙機冗余系統中應用
摘要： 本文扼要 分析 了當今帶專用檢測轉換電路的雙機冗余系統存在的可靠性 問題 ，提出了利用雙機的串行口代替專用檢測轉換電路，通過串行通信相互檢測主備機工作狀態，由軟件完成備機切換成主機的新型設計思想，為 計算 機在 工業 實時監控系統 應用 中的可靠性開辟新思路。關鍵詞： 雙機 冗余 軟件 切換 1、引言 冗余技術是計算機系統可靠性設計中常用的一種技術，是提高計算機系統可靠性的最有效 方法 ，同時也是鑒別各類計算機控制系統好壞的標志之一。故世界各地廠商推出的新產品都或多或少帶有冗余技術。如美國的honeywell、德國的西門子和日本的三武等，它們都有一個共同的特點，就是自己設計了專用檢測轉換電路來實現主備切換。本文提出一種新的構思，取消專用檢測轉換電路，采用一種高效、實用的軟件冗余技術來完成雙機切換。2、冗余系統介紹雙機冗余包括cpu、擴展電路、電源和外設雙備份的全系統冗余，不但可簡化設計方案，還可大大地提高應用系統的可靠性。這種冗余系統具有如圖1所示的典型硬件結構。
在圖1所示的系統中，u1和u2單元的軟硬件結構完全相同。如有必要，在設計各單元時，通過采用自診斷技術，軟件陷井或watch dog等系統自行恢復措施可使單元可靠性達到最大限度的提高。系統正常運行時，u1和u2中的一個單元處于正常工作狀態（把該單元稱為主機），完成應用功能，而另一個單元（備機）處于等待備用狀態。當檢測轉換電路檢測到主機不能正常工作時，自動啟動備機進入正常運行狀態，完成應用功能。此時，可對故障單元進行脫線維護，在排除其故障后，可使其聯機進入等待備用狀態。顯然，這種冗余系統已大大提高了應用系統的可靠性，并基本保證了應用系統的不間斷運行。但仔細分析，就會發現它存在以下不足之處：① 系統存在可靠性瓶頸，當檢測轉換電路自身出現故障時，不能監視主備機狀態，也無法完成主備機自動切換功能；② 對于某些冗余系統，當備機需要實時保留主機之間的數據備份時，檢測轉換電路無法完成主備機之間的數據通信功能；③ 由于需要設計檢測轉換電路，系統設計和實現復雜，引入了附加的不可靠因素。3、改進設計方案針對圖1所示的雙機冗余系統結構和缺點，筆者實現了一個簡單高效、具有更高可靠性和主備機數據通信功能的改進設計方案。其基本設計思想是：不改變上述冗余系統的基本結構，但完全去掉專用的檢測轉換電路，利用主備機雙方的串行口和軟件相結合的方法，實現檢測轉換電路的功能和主備機之間的數據通信功能。在此改進的設計方案中，主備單元的硬件和軟件結構完全相同，各單元的主備工作狀態由上電順序決定，先上電的一方自動進入主機工作狀態，后上電者則進入備機狀態。主機在其工作過程中除實現應用功能外，定期向備機發送反映其工作正常的狀態數據，當需要備份的數據發生變化時，主機及時向備機發送已更新的數據。此外，主機也定期接收來自備機的狀態數據，當發生接收超時時，主機認為備機已經發生故障，并通過本單元的顯示裝置向用戶給出通知信號，以便及時對備機進行脫線維護。備機在其工作過程中不完成應用功能，但定期接收來自主機的狀態數據，當發生接收超時，備機認為主機以經發生故障，自動切換進入主機工作狀態，并通過本單元顯示裝置通知用戶，以便對原主機單元進行脫線維護。此外，備機還自動接收來自主機的備份數據并進行存儲備份。 4、軟件模板下面的軟件模板給出了筆者已實現的雙機冗余系統的軟件框架，和 應用 系統實現密切相關的部分用 自然 語言簡單描述，其余部分為visual c 源代碼，因此，這一軟件模板很容易移植到相似結構的冗余系統中。該軟件模板以visual c 進行程序設計，常量ok,req,ack和nack分別表示主備機工作狀態正常，備份數據發送請求，肯定應答和否定應答信息的字符常量，main,standby分別是表示工作單元為主機或備機的常量標志。全局變量timeout用于設定以毫秒為單位的超時間隔，而update,cpustatus和failure分別是表示備份數據是否更新，主備機狀態和主備機是否發生故障的標志位變量。定時器0產生每隔1ms的定時中斷(采用queryperformancecounter((large_integer *)【串口通信在雙機冗余系統中應用】相關文章：
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