程春 等

摘要：隨著人們對于計算機系統(tǒng)控制的可靠性要求逐漸提高，在本文中，介紹了一種基于CPCI總線控制計算機的冗余設(shè)計方式，并對其實現(xiàn)原理以及應(yīng)用方式進行一定的分析與探討。

關(guān)鍵詞：CPCI總線 冗余控制 實現(xiàn)

1 概述

作為系統(tǒng)的核心部件，控制計算機有著進行控制、數(shù)據(jù)處理等作用。而對于其重要性而言，高度的可靠性是其在正常運作中必不可少的一部分。冗余技術(shù)其功能就是在系統(tǒng)中設(shè)計多套相同給定任務(wù)的技術(shù)，當主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，其冗余部分的設(shè)備就會在第一時間介入，并將工作進行承擔，從而對系統(tǒng)發(fā)生故障的時間盡到最大程度的降低，并將系統(tǒng)的故障率進行降低。從這里我們就可以了解到對一個穩(wěn)定性要求極高的控制計算機來說，對其采用冗余方式的設(shè)計是非常重要的。

2 系統(tǒng)原理

對于冗余控制系統(tǒng)來說，其是由兩套相對獨立的計算機組合而成。在兩個計算機中，分別有一套獨立的I/O信號，其在控制電路對信號進行切換選擇之后對外提供的一套I/O接口，同時處于工作中的I/O信號對外界進行接通并連接。在這兩套計算機設(shè)備中，其無論是硬件還是軟件的配置都是完全一樣的，并在普通計算機的基礎(chǔ)上多了擴展板設(shè)備。擴展板工作在Compact PCI總線中，并可以依據(jù)系統(tǒng)所需要的功能來配置相應(yīng)的接口。在系統(tǒng)中，設(shè)置了4個擴展板槽位，如果工作需要的槽位很多，就可以使用CPCI總線進行擴展。工作系統(tǒng)示意圖如圖1 所示：

在冗余控制系統(tǒng)中的計算機加電開關(guān)也是相對獨立的，這就使我們可以通過對開關(guān)的控制來對需要工作的計算機進行選擇，同時，切換電路也可以對相應(yīng)計算機的接口進行自動的識別。而當其中的一套計算機處于工作狀態(tài)中時，另一臺計算機就處于冷備份的狀態(tài)。

3 雙電源互鎖設(shè)計

在系統(tǒng)中，分別設(shè)置了兩種額度的DC電源輸出。以+5V電源為例，在其每塊電源中都有著使能端、輸出端與互鎖控制信號輸出端。其中，使能端能夠?qū)﹄娫吹腄C-DC轉(zhuǎn)換的工作信號進行控制，其中的一塊電源互鎖信號也同另一塊電源的使能端進行連接。當外部的電源同系統(tǒng)接通，且使能端在高電平狀態(tài)時，電源就會正常進行工作，并輸出+5V的電源，且互鎖系統(tǒng)的信號為低電平。而當使能端為低電平時，電源的工作就會被停止，并終止+5V電源的輸出，且互鎖系統(tǒng)的信號為高電平。從而以這種方式實現(xiàn)了電源的互鎖控制。

4 切換控制

切換控制的作用就是對兩部分I/O信號進行切換，并根據(jù)系統(tǒng)要求選擇適當?shù)挠嬎銠C信號進行輸出，無論是哪一電源在工作，切換控制的電路都在工作狀態(tài)中。

在系統(tǒng)中，切換控制的原理為兩塊電源的不同電壓信號經(jīng)過繼電器選擇器進行輸出，同時，只要有一個電源在工作狀態(tài)，繼電器選擇器就可以提供出兩種高電壓的信號，從而使切換電路能夠根據(jù)實際情況對這兩種電路進行切換。

而對于切換電路的切換器件選擇來說，由于顯示信號（VGA）使用的切換設(shè)備為MAX4885，其對于一般的信號（USB等）則采用了MAX4761。同時，對于因特網(wǎng)信號來說，使用開關(guān)對其選擇就不太適當了，這就需要有針對性的對其選擇四通道的交換電路使其對因特網(wǎng)信號進行選擇。當全部的因特網(wǎng)信號進入交換電路之后，就可以將所有的因特網(wǎng)接口以交換電路的方式對數(shù)據(jù)進行交換，并以這種方式對系統(tǒng)的要求進行滿足。

5 數(shù)據(jù)共享

在本系統(tǒng)中，使用了IDE接口的存儲器，同時基于上述描述的冷備份系統(tǒng)特點，這兩套計算機不會同時進行工作，那么就會使兩臺計算機之間不會直接進行信息的溝通，從而不會對相互的數(shù)據(jù)信息進行共享。但是，數(shù)據(jù)共享在實際的工作應(yīng)用過程中不可避免的會被使用到，這就需要我們對其采取一定方式對其共享進行實現(xiàn)。

在系統(tǒng)設(shè)計中，對IDE信號也使用了切換的方式，從而保證使其中任意一套計算機在工作期間都可以對有著主次關(guān)系的兩個不同存儲器進行訪問。在這兩個存儲器之中，也具有不同的操作系統(tǒng)與設(shè)備軟件，所以我們就可以根據(jù)自身的意愿從其中一個存儲器對系統(tǒng)進行引導(dǎo)啟動，從而在啟動之后使另一個存儲器也會被訪問到。通過這樣的方式，我們就很好的實現(xiàn)了系統(tǒng)中不同計算機的數(shù)據(jù)共享，從而更加便捷的獲取不同計算機中的數(shù)據(jù)信息。

6 結(jié)束語

總的來說，對于計算機控制系統(tǒng)來說，冗余技術(shù)能夠有效的對系統(tǒng)的可靠程度進行提高，是一項非常重要的技術(shù)。通過我們將這種技術(shù)應(yīng)用到控制計算機系統(tǒng)中，雖然使系統(tǒng)的設(shè)計難度與復(fù)雜程度得到了增大，但是對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻進行有效的提高，同時還能夠?qū)ο到y(tǒng)故障發(fā)生的時間進行有效的縮短，從而較好地達成了預(yù)期的目標。

參考文獻：

[1]閆永勝，葉青林，萬毅.基于CPCI總線的測井數(shù)據(jù)采集板卡的設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2010（06）：104-106.

[2]黃臥龍.基于CPCI總線的工業(yè)實時監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)[J].石河子科技，2010（02）：12-13.

[3]李鐵男，郭立紅，李巖.基于CPCI總線的伺服控制卡的設(shè)計和實現(xiàn)[J].微計算機信息，2009（07）：22-24.

作者簡介：程春（1985-），女，河南鄭州人，助教，研究方向：計算機應(yīng)用；馬妮娜（1982-），女，河南信陽人，助教，研究方向：計算機軟件。