面向车载功能安全的低开销超标量双核锁步处理器架构设计

在车载功能安全领域,双核锁步架构是一种被广泛应用于解决处理器故障的冗余架构。为支持细粒度故障处理的超标量处理器提出一种新颖的双核锁步架构,通过以分支跳转指令的形式执行程序回滚,该架构能在故障发生的同一时钟周期内检测和纠正故障,且不需要额外的专用硬件模块来满足细粒度回滚的需求。还提出一种虚拟写回机制,该机制将特定数据传送到只读寄存器以防止故障衍生,使处理器无需在程序执行期间持续保存现场,从而显著节省了面积开销。试验结果表明,该架构对注入处理器的故障实现了较彻底的故障覆盖,对处理器原型的性能影响很小,与先前双核锁步相关的工作相比,时间和面积开销更小。

配电网低压断路器智能监控技术的研究与应用

针对传统电磁低压断路器在测量监控、故障预警及组网通信等智能化功能方面的不足,导致断路器保护动作时间长、误动作及故障频率较高等问题,提出了一种基于DSP+ARM双核处理器的智能断路器监控方案。该方案在具备多种高精度短路、过载等保护功能的同时,可实现电网参数实时测量、断路器运行状态可视化监控及故障预警诊断,有效提高了低压断路器数字化及智能化水平。

基于双核锁步的多核处理器SEU加固方法

以单粒子翻转为代表的软错误是制约COTS器件空间应用的主要因素之一;为了满足空间应用对高集成卫星电子系统抗辐照防护的要求,提出了一种面向通用多核处理器的单粒子翻转加固方法,通过软件层面双核互检,在不额外增加硬件开销的前提下,充分提高了COTS器件的可靠性,具有良好的可移植性和较强的工程实用价值;进行软件故障注入实验,在程序执行的关键节点注入错误信息,验证该双核互检方法实用性;实验结果表明双核互锁方法可以100%检测出系统中产生的单粒子翻转,抗软错误能力满足应用需要。

低功耗双处理器漂流浮标系统

漂流浮标具有结构简单、易布放、不需要额外动力等方面的优点,在海洋观测领域已经有了较为广泛的应用。然而现有的漂流浮标为了控制成本和整体功耗,搭载的传感器较少,在使用中能够采集到的数据种类较少,并且由于电子系统设计相对简单,一旦出现故障,无法解决,导致实际使用时长往往达不到设计使用时长。因此,本文以低功耗、高可靠性、多样化载荷为设计目标,提出一种具备扩展性的双系统漂流浮标的设计方案,能够尽可能地提高漂流浮标的可靠性,同时基于双系统设计了一种低功耗切换算法。该款漂流浮标系统可在主模块损坏时及时启用备用模块工作,并可对当前电池电量、工作环境状态及模块功能状况进行处理分析,根据分析结果实现对系统未来工作模式的决策,系统功耗降低了20%,同时实现了漂流浮标系统的长时序高效观测。

失速告警系统应用异构双核处理器的安全性分析研究

飞机失速会影响飞机的飞行安全,失速告警计算机作为失速告警系统的核心控制部件,在失速发生前通过灯光告警、语音告警、振杆器抖动等方式为飞行员提供告警,提醒驾驶员进行操作,避免飞机进入失速状态;按照SAE ARP4754A中研制保证等级的分类,将失速告警计算机某些功能确定为灾难级,确定其研制保证等级定级为A类;采用异构双核处理器进行失速告警计算机的设计,由于ARP4761中的分析方法对相似性设计有着复杂性和难以模拟仿真的问题,故文章设计参照了IEC 61508参考标准,对采用异构双核处理器的失速告警计算机的安全性能进行了梳理和分析;分析研究结果表明,相比于采用传统的单核处理器或同构双核处理器设计的失速告警计算机,选择异构双核处理器进行失速告警计算机的设计有其独有的优势,其优势在于异构双核处理器所具备的“1oo2D”结构,通过计算分析满足失速告警计算机对于高安全性、高可靠性的要求;依照IEC 61508相关标准,结合失速告警计算机的高性能要求,选择正确的分析设计路径,可以确保失速告警计算机的功能安全完整性等级有效达成,为其他航空产品的设计开发提供参考。

一种高能效双发射处理器的设计与实现

为了提高高能效处理器的性能,基于ECore嵌入式处理器平台,在单反射按序流水线结构中引入两种轻量化的超标量结构——压缩指令双发射结构和选择性重命名结构。在Verilator生成的C++模型上进行的模拟实验结果表明,通过增加压缩指令双发射结构,流水线双发利用率平均值达到28%。通过增加选择性重命名结构,因名称冒险导致的流水线停顿占比从7.2%降至0.6%。相对于优化前,处理器的IPC提升4.8%,而功耗仅增加2.5%。

异构双核处理器失速告警系统设计

失速会影响飞机飞行安全。传统的失速告警系统虽然通过采用多处理器同步时钟的方法提高了安全性,但系统可靠性降低且复杂度变高。为提升失速告警系统的可靠性、降低失速告警系统的复杂度,采用异构双核处理器所具备的核间数据交互和数据一致性检查功能来实现失速告警系统的高安全性设计。首先,依据总体设计选择合适的处理器。然后,根据所选的异构双核处理器对核间通信机制进行对比选择。最后,对双核数据传输任务进行合理分配。测试结果表明,利用双核处理器中的共享内存通信机制进行数据传输,数据的传输交互更加安全、快速和高效。通过对解算数据在同一处理器进行一致性检查的方法,提高了输出指令的正确率,提升了系统的安全性能,满足了失速告警系统对于高可靠性、高安全性的要求。此外,选用异构双核处理器进行余度设计同样适用于其他类型系统。

异构双核处理器在多路模拟采集系统中的应用

介绍真有效值的概念和计算原理,阐述如何用软件算法来计算真有效值。描述一种基于异构双核处理器F28M35的32路模拟信号真有效值的采集系统;其C28核专注于做数据采集和真有效值算法处理,M3核专注于做人机交互、通讯等任务。两个核独立运行,核之间通过IPC交换信息,互不干扰,各自发挥所长。详细介绍该系统中的硬件电路、参数设定、软件各模块的功能、软硬件如何协同工作以及核之间IPC通信机制,使采集系统的设计更加完整。此设计极大地降低系统成本,提高技术水平,并具有较好的适应性。

基于改进SSD模型的无人机失效自启动寻找

无人机工作地形复杂多变,定位难度较高,如何有效提取无人机失效自启动寻找数据并进行异常数据的故障诊断成为亟待解决的技术问题.针对该问题,设计了一种无人机定位技术方案,采用ARM+DSP双核处理器实现工程调查位置的定位,其中ARM嵌入式处理器为ARM Cortex应用处理器,反应速度较快,通过行波定位模块和GPS模块实现工程异常信息的地理位置双重定位,在遇到障碍或异常情况时,通过行波定位模块实现故障特定目标定位.试验结果表明,该方法定位能力好,故障分析误差小.

某型飞机1553B总线控制功能故障分析

本文介绍了某型飞机航电系统1553B总线主/备份控制系统逻辑控制模式,对外场中出现的1553B主总线控制器异常故障、备份总线控制器接管总线控制权的故障现象进行了原因分析及定位。

基于3G技术的配电变压器远程监测系统

常规的基于GSM和GPRS的无线通信技术由于其传输速度问题,在配电变压器远程监测上的应用受到限制。随着3G技术的不断成熟和发展,提出了基于3G技术的配电变压器的远程监控系统,解决了基于GSM和GPRS无线信息传输系统所存在的传输量不足的缺点。为满足传输过程中编码和解码的需求,采用了双处理器构架,使图像和声音这些反映配电变压器状态的重要信息真正应用到配电变压器远程监测系统中,极大地提高了配电变压器监测的准确性。

基于双处理器架构的列车超限检测系统研究

铁路货运列车超限严重威胁着铁路运营安全。而目前国内已有的检测系统难以实现对静态列车的便携式、高速、高精度测量。研究了一种基于双处理器架构的列车超限检测系统,硬件上采用嵌入式主板代替个人计算机提高了系统的便携性,其中ARM管理系统实时多任务并维护嵌入式GUI,32位专用DSP保证了系统测量精度并优化了图像处理速度。软件部分基于嵌入式Linux系统,开发了各外设的驱动程序和应用程序,其中HPI中断方式的驱动程序提高了双核数据传输的效率。设计的超限检测系统机箱体积为40 cm×40 cm×25 cm,在30 min内可以完成一节10 m车厢的超限检测,耗时仅为手工测量的1/5并且能够达到mm级的测量精度。

3G双处理器远程心电实时监护系统的研制

目的:详细介绍基于3G双处理器远程心电实时监护系统总体设计框架,以及各个具体功能模块的设计方法。方法:综合运用3G技术、网络技术、多媒体技术等技术,以高性能TMS302VC5402芯片为核心,专用数字信号处理器BSP15处理多媒体信息,3G通信模块HC25来实现。结果:基于3G双处理器的远程心电实时监护系统可以实时接收ECG数据并进行在线自动分析、波形显示,一旦检测到病变心电信号或可疑的心电信号时,给以预警和提示;医患可以通过远程双向音视频等技术在远离医疗设施的环境中实现急救处理。结论:本系统的实现可以帮助医生实时、全面地、无地域限制地获取病人心电信息,适合于监护具有长期带病与突然发病特点的冠心病人。3G的引入更进一步加强了信息传递的实时性与便利性。

基于SOPC技术的视频点播系统设计

提出一种以Altera公司高性能的FPGA芯片为平台,利用SOPC技术和双Nios II处理器设计实现16终端视频点播系统的方法。阐述了在可编程逻辑设计中使用"乒乓操作"实现高速数据传输的设计思想与实现方法。介绍多CPU系统中各CPU之间同步通信技术的设计方法。

基于双处理器和CAN总线的现场液位智能控制器

利用AVR 8位高速单片机ATmega64和ATmega162以及具有国际标准的CAN总线,采用双处理器、双口RAMIDT7130数据缓存的结构,设计了一个用于工业现场液位控制调节的智能控制器。在重点设计控制器硬件结构电路和软件流程的同时,尝试应用了多种液位控制算法。不仅可以实现工业现场液位对象的智能监测、控制和调节,而且可以有效地提高工业现场液位对象的计量精度和自动化水平。

SPI总线用于双处理器通信的数据链路层设计及其实现

提出一种基于串行外设接口(serial peripheral interface,SPI)总线的双处理器间通信的数据链路层设计方法.该方法中的双向SPI总线具有占用引脚少(仅比SPI总线多一根线)、有完善的数据链路层协议控制的优点,能够保证数据透明地在双处理器之间进行传输.以一款带有显示单元的车身总线控制器为应用对象,采用ARM9和S12作为双处理器实现双向通信,并对这一通信方法的实现和应用情况进行描述.实验表明,采用该方法设计的协议比较完善,能够满足实际工程中的需求,对于其他SPI的应用也有很好的借鉴价值.

一种基于异构双核处理器的嵌入式操作系统构架设计

当前应用于异构多核处理器嵌入式操作系统主要是主从式结构。这种结构由于存在通信协议和结构的异构性,使操作系统在实现上和通信处理存在复杂性。根据异构双核处理器的特点,通过分析通信硬件的结构,在单核嵌入式操作系统构架的基础上,提出一种基于对称通信的双核处理器嵌入式操作系统构架,解决了异构双核处理器中的通信效率和共享内存的利用问题。该操作系统构架成功应用于TIOMAP5910处理器。

数字化控制的埋弧自动焊装备的研制

将数字化控制技术、模糊控制方法、功率调节技术等应用于埋弧自动焊装备的研制中,以实现埋弧焊的自动化和智能化操作与运行.在深入分析埋弧焊工艺要求的基础上,引入电流双闭环控制,采用限制最小脉宽的方法,实现了一种恒流带外拖的埋弧焊电源外特性的稳定性.设计了基于80C320和80C552单片机双核处理器的埋弧自动焊控制器;采用模糊控制算法,将80C320用于电源外特性控制,80C552完成埋弧焊焊接过程的控制;控制器之间通过RS-485串行接口交换数据.实验表明,该埋弧自动焊装备具有操作控制简单、运行可靠、焊接过程稳定、起弧成功率高、成形好等优点.

基于双核MPC8641D处理器的计算机模块设计

双核或多核处理器能够在不大幅度提高计算机功耗的前提下提升计算机的性能;文章介绍了基于双核MPC8641D处理器的计算机模块设计,详细介绍了计算机的硬件功能电路设计,基于VxWorks6.6操作系统下的BSP开发和系统移植,通过双核对称多处理机制验证了双核多处理的高效性;计算机模块能够工作于CPCIe总线计算机系统中,可作为主控模块或从处理功能模块进行高性能计算与处理,模块具有广泛的应用前景。

一种连接WSN与Internet的多核嵌入式网关设计与实现

针对Internet与WSN这两种网络协议转换时网关的传输带宽受限问题,设计了一种多核嵌入式网关.使用双口RAM存储器CY7C026作为公共存储区域、ATmega128(L)单片机作为处理器模块、RTL8019AS网络控制器作为网卡模块、CC2420射频收发芯片作为无线通信模块;采用具有精简网络协议栈的Nut/OS实时操作系统作为软件平台.通过多个处理器并行处理数据方式,最终实现Internet与WSN无缝连接.实验表明,系统能够稳定运行,并有效地提高传输带宽.