一种基于FPGA的星载计算机自主切机系统

摘要

本发明涉及一种基于FPGA的星载计算机自主切机系统，该系统采用硬件看门狗、狗咬计数模块、连续狗咬识别模块对当前工作计算机的工作状态进行监测，当监测到1次狗咬时，对当前工作计算机进行复位，当在一定时间段t内连续监测到2次狗咬时，切换到备机，如果两次狗咬时间间隔大于t时，只对当前工作计算机复位而不实施切机，系统还采用累计狗咬计数模块对当前工作计算机的累计故障进行监测，当累计故障次数大于设定值N时，实施切机。该系统可有效监测星载计算机的故障，且在排除故障的基础上有效减少了切机的次数。

主权项

一种基于FPGA的星载计算机自主切机系统，其特征在于：包括继电器、主计算机、备用计算机、主机硬件看门狗、备机硬件看门狗、主机FPGA芯片、备机FPGA芯片、主机时钟、备机时钟、主机OC驱动芯片和备机OC驱动芯片；外部供电通过继电器给主计算机和备用计算机供电，主计算机连接主机硬件看门狗，主机硬件看门狗和主机时钟连接主机FPGA芯片，主机FPGA芯片连接主机OC驱动芯片，主机OC驱动芯片与继电器连接；备用计算机连接备机硬件看门狗，备机硬件看门狗和备机时钟连接备机FPGA芯片，备机FPGA芯片连接备机OC驱动芯片，备机OC驱动芯片与继电器连接主机FPGA芯片中还包括主机狗咬计数模块、主机连续狗咬识别模块、主机累计狗咬计数模块、主机指令生成模块和主机分频器；备机FPGA芯片中还包括备机狗咬计数模块、备机连续狗咬识别模块、备机累计狗咬计数模块、备机指令生成模块和备机分频器；主计算机产生脉冲信号送入主机硬件看门狗中，主机硬件看门狗输出复位信号，并将复位信号同时送入主计算机中以及主机FPGA芯片中的主机狗咬计数模块、主机连续狗咬识别模块和主机累计狗咬计数模块中，主机狗咬计数模块和主机累计狗咬计数模块的输出信号送入主机指令生成模块，主机连续狗咬识别模块的输出送入主机狗咬计数模块，主机时钟通过FPGA中的主机分频器将时钟信号送入主机连续狗咬识别模块和主机指令生成模块，主机指令生成模块的输出信号通过主机OC驱动芯片控制继电器动作；备用计算机产生脉冲信号送入备机硬件看门狗中，备机硬件看门狗输出复位信号，并将复位信号同时送入备用计算机中以及备机FPGA芯片中的备机狗咬计数模块、备机连续狗咬识别模块和备机累计狗咬计数模块中，备机狗咬计数模块和备机累计狗咬计数模块的输出信号送入备机指令生成模块，备机连续狗咬识别模块的输出送入备机狗咬计数模块，备机时钟通过FPGA中的备机分频器将时钟信号送入备机连续狗咬识别模块和备机指令生成模块，备机指令生成模块的输出信号通过备机OC驱动芯片控制继电器动作；继电器初始状态为给主计算机加电、备用计算机断电，主计算机正常工作时不间断地给主机硬件看门狗发送低电平脉冲信号，此时主机硬件看门狗输出的复位信号为高电平，是无效状态；若主计算机工作异常，则不能给主机硬件看门狗不间断的发送低电平脉冲信号，此时主机硬件看门狗输出的复位信号为低电平，所述低电平复位信号送入主计算机中，使得主计算机复位，同时所述低电平复位信号还送入主机狗咬计数模块、主机连续狗咬识别模块和主机累计狗咬计数模块中，主机狗咬计数模块用于接收到的低电平复位信号次数的计数，每接收到一次增加1，若主机狗咬计数模块计数为2，则发送高电平的第一主机切机使能信号给主机指令生成模块；主机连续狗咬识别模块统计从该模块每一次接收到低电平复位信号的时刻起10S内总计接收到低电平复位信号的次数，起始时刻时接收到的低电平复位信号计数为1，若10S后统计出的总次数为1，则发送清零信号给主机狗咬计数模块使得主机狗咬计数模块计数清零，若10S后主机连续狗咬识别模块统计出的总次数大于1，则不输出清零信号；主机累计狗咬计数模块统计从主计算机通电工作开始，主机硬件看门狗输出的低电平复位信号的累计次数，当主机累计狗咬计数模块统计出的累计次数为N时，所述主机累计狗咬计数模块发送高电平的第二主机切机使能信号给主机指令生成模块；所述N为大于3的自然数；当第一主机切机使能信号和第二主机切机使能信号至少有一个为高电平信号时，主机指令生成模块将接收到的第一主机切机使能信号和第二主机切机使能信号进行逻辑或运算之后处理成高电平脉冲信号输出，通过主机OC驱动芯片的放大驱动继电器动作，使得继电器将主计算机供电切断，转换到给备用计算机供电，备用计算机中各个部分的工作情况和主计算机相同，如果备机指令生成模块输出低电平信号给备机OC驱动芯片，则备机OC驱动芯片的输出信号控制继电器将供电切换给主计算机。