基于溫備份技術的高可靠嵌入式控制器設計

新型溫備份系統比標準溫備份系統有更高的可靠性。使用旁聯模型對兩者進行任務可靠性建模，模型如圖3、圖4所示[9]。

　盡管旁聯模型可以大大提高系統的可靠度，但是增加了故障檢測與轉換裝置而加大了系統的復雜度，而且要求故障檢測與轉換裝置的可靠度非常高，否則冗余帶來的好處會被嚴重削弱。針對這一問題，本設計的故障檢測采用的方法是檢測兩套系統的心跳信號及工作系統的下行數據的正確性。備份系統心跳信號的硬件電路如圖5所示，BeatB信號是MCU的通用輸出引腳產生的心跳信號，ISO_CTLB信號指示了MCU是處于備份狀態或工作狀態，根據三個電阻不同的電阻比值可以設定輸出心跳信號的高低電平值，其中兩個二極管的作用是保護內部電路。

轉換裝置通過對失效系統的斷電來實現其功能；備份系統對主系統的電源進行監測。當備份系統發現主系統的供電電壓降至邏輯低電平時，備份系統被激活進入工作狀態，從Flash中讀取實驗關鍵數據和實驗進程相關信息并接替實驗控制任務。
2.3 供電系統設計
供電系統采用雙通道的冗余設計，支持7~40 V的寬范圍電壓輸入，為控制器提供了3.3 V、2.5 V和1.5 V的供電電壓,系統框圖如圖6所示。為了保證高效率和小體積的平衡，第一級采用DC/DC電壓轉換器實現寬范圍電壓輸入并保證較高的效率，第二級采用低壓差線性穩壓器進一步降壓。主備份系統的通斷電通過磁保持繼電器進行控制。