一种基于心跳状态字的多机系统同步及可靠性检测方法

摘要

本发明公开了属于网络通信同步技术领域的一种基于心跳状态字的多机系统同步及可靠性检测方法，涉及互为备份系统间的状态同步与检测工作。两两系统间分别通过4根数据线连接，以构造时钟跳变的形式对“心跳状态字”进行串行传输。向对方系统发送的“心跳状态字”，彼此间进行心跳检测，系统程序将按照各种工作状态的优先级完成同步，或对对方系统工作状态进行标记；或规定时间内未收到对方系统的时钟跳变信息时，程序将对此可能失效的事件进行计数标记，并上报检测结果，本发明能够方便嵌入单片机单循环式程序中；以适用于航天应用领域中数据处理能力有限的单片机系统，不仅有效地标志了系统不同的工作状态，同时提高了空间抗辐射能力。

主权项

一种基于心跳状态字的多机系统同步及可靠性检测方法，其特征在于，基于心跳状态字的多机系统同步及可靠性检测架构为多机系统的每两个系统间分别通过两根模拟时钟数据线，简称“时钟线”；和两根“心跳状态字”数据传输线，简称为“心跳线”，共4根数据线连接，并分别通过SPI接口与现场可编程门阵列连接，以构造时钟跳变的形式对“心跳状态字”进行串行传输；该“心跳状态字”是对传统网络心跳检测中“心跳包”报文的简化，并通过不同状态字记录对方系统不同的工作状态，并按各种工作状态的优先级完成同步；多个“心跳状态字”按照不小于4的码距选取；按照程序定义，将“心跳状态字”分为“合法心跳状态字”和“非法心跳状态字”；在双机或多机热备系统中，多机热备的单片机系统不分主从，互为备份系统，彼此间进行心跳检测并上报检测结果，以适用于航天应用领域中数据处理能力有限的单片机系统，并易于嵌入单片机单循环式程序中；包括如下步骤：1)以“心跳状态字”的形式标志各系统不同的工作状态，并实现互为备份系统间的状态同步与检测工作；2)当检测到对方系统发送的“心跳状态字”为已定义的“合法心跳状态字”时，程序将按照各种工作状态的优先级完成同步，或对对方系统工作状态进行标记；3)当检测到对方系统发送的“心跳状态字”为未定义的“非法心跳状态字”，或规定时间内未收到对方系统的时钟跳变信息时，程序将对失效的事件进行计数标记，直到累加到一定数量后则认为对方系统已经失效，并上报上位机处理；4)为防止航天领域中单粒子翻转事件发生，定时T₁主动向对方单片机系统以“心跳状态字”形式发送心跳信息；令失效计数变量累加到N次后判定对方失效，且失效结果通过数据通道上报上位机处理系统；这里N为程序设计的失效判断最高累加系数，其数值根据程序设计的实际需求决定；5)当“心跳状态字”每发送1比特的同时，模拟时钟跳变一次；两片单片机系统之间判定对方失效的判决条件为：当N₁·T₁时间内未检测到对方时钟跳变，失效计数变量步增；当经历8·T₂时间接收完整“心跳状态字”后，若判定非程序定义的“合法心跳状态字”，失效计数变量步增；其中T₁是主单片机系统定时器定时时长；T₂是对方单片机系统定时器定时时长；这里N₁为程序设计的失效判断最高累加系数，其数值根据程序设计的实际需求决定；6)当单片机系统经历8·T₂时间接收到其他完整“心跳状态字”后，根据“心跳状态字”判定对方工作状态，并判决是否进行上位机复位的功能操作。