基于通道控制的雙余度DSP設計與實現

　　雙余度DSP模塊硬件設計

　　雙余度DSP模塊是本設計的重點，其硬件原理如圖2的雙余度DSP模塊。它由雙DSP核及通道控制邏輯兩部分組成。其中DSP1為主CPU，DSP2為輔CPU。當系統上電啟動后主CPU通過I/O口通知輔CPU進行自檢并采集其自檢信息，同時當主CPU的EEPROM內容發生改變時，主CPU通過CAN總線發送相應的數據給輔CPU以更新輔CPU的EEPROM內容，如圖3所示。圖中CAN收發器為兩個對連的CAN總線收發器，負責實現雙機間系統即時信息的傳送，并存儲于各自對應的EEPROM中，供維護和查詢。

　　通道控制邏輯決定著整個系統的當前工作CPU，即當其中一個CPU被認為有故障時，通道控制邏輯將主動或是被動地切換到系統認為沒有故障的CPU，或決定由其中的一個CPU強制工作。通道控制邏輯的硬件原理如圖4所示。所謂的主動切換是指當主DSP通個自檢發現自身有故障(包括其對應的通道故障)，而其程序能正常工作的情況下，由其程序產生的通過控制I/O口的邏輯電平而產生的通道切換。被動切換是指非DSP自檢的因素產生，而是由于通道控制邏輯本身硬件故障引起的通道意外切換。通道控制邏輯硬件由門電路組成，能有效地防止雙機的搶權問題。同時控制邏輯返回給兩個DSP一個“CTL_BACK”狀態回讀信號，用于判斷當前的通道情況。

　　主DSP通過控制輸入端口的邏輯狀態來使能相應的通道，只有當兩個控制端同時有效時選通主通道，此時主DSP工作。其他任何狀態都將打開輔通道。可以有效避免由于主控DSP I/O口失效而產生不能切換的后果。同時主DSP不斷檢測“CTL_BACK”狀態回讀信號的狀態，否則將產生被動切換，說明通道控制邏輯硬件故障。輔DSP上電后不斷檢測“CTL_BACK”狀態回讀信號，若檢測到為有效，則說明通道已經切換到了輔通道，輔DSP開始工作。

　　應用處理及其輸出單元

　　針對于不同的應用其處理及輸出單元具有各自的特殊性，本應用要求輸出多路電壓控制信號，主要由帶SPI接口的16路模數轉換芯片及驅動電路組成，并通過DSP的I/O口控制D/A的復位、清零等操作。

　　系統軟件

　　系統軟件設計主要基于CCS2.2 Code Composer Studio集成開發環境，主程序采用匯編語言編寫，軟件調試及仿真完成。控制板DSP軟件流程框圖如圖5所示，系統軟件主要實現雙機間的通訊及故障判別并切換，并完成控制任務處理。包括主DSP軟件及輔DSP軟件兩部分，其中任務控制處理功能部分是相同的，重點在于雙機間的交互問題。

　　在雙機交互的切換問題中，起主要作用的是通道的切換，當前打開的通道具有最高優先權，不管產生DSP切換的原因是什么，其最終的結果都將是當前只有一個通道是打開的，通道的切換可能是由主DSP程序主動控制而切換，或是控制邏輯本身的硬件原因，但是只有這個對應的打開通道的DSP能真正控制外部的輸出，這即所謂的通道分用。切換依據如圖5所示。