一种高可靠性单片机冗余系统设计.doc

一种高可靠性单片机冗余系统设计

　　摘　要　本文扼要分析了带专用检测转换电路的单片机双机冗余系统存在的可靠性问题，提出了利用单片机串行口替换专用检测转换电路，通过串行通信相互检测主备机工作状态，由软件完成备机切换成主机的设计思想，并给出了此类系统的软件模板。

　　关键词　单片机,冗余,切换

1　冗余系统的硬件结构

　　冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。本文重点介绍一种高效、实用的单片机冗余系统设计技术。

　　在进行冗余系统设计之前，要综合考虑系统的可靠性要求和合理的价格两方面，确定采用元器件冗余还是采用全系统冗余。对于一类要求连续不间断工作的对可靠性有特殊要求的单片机小型应用系统，由于系统的成本不是主要的设计考虑因素，因此，采用包括单片机、扩展电路、电源和外设双备份的全系统冗余，不但可简化设计方案，还可大大地提高应用系统的可靠性。这种冗余系统具有如下图所示的典型硬件结构。

图

　　在上图所示的系统中，U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术，软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。系统正常运行时，U1和U2中的一个单元处于正常工作状态（把该单元称为主机），完成应用功能，而另一个单元（备机）处于等待备用状态。当检测转换电路检测到主机不能正常工作时，自动启动备机进入正常运行状态，完成应用功能。此时，可对故障单元进行脱线维护，在排除其故障后，可使其联机进入等待备用状态。显然，这种冗余系统已大大提高了应用系统的可靠性，并基本保证了应用系统的不间断运行。但仔细分析，就会发现存在以下不足之处：

　　. 系统存在可靠性瓶颈，当检测转换电路自身出现故障时，不能监视主备机状态，也无法完成主备机自动切换功能；