摘要：针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现了通过软件生成故障并注入到硬件设计中的软硬件协同故障注入方案,避免了在硬件设计中修改代码生成故障破坏系统完整性的问题.基于Leon2内核的故障注入实验表明,本文设计的平台为处理器容错设计提供了一个自动化、非侵入、低开销的故障注入和可靠性评估方案.

摘要：本文针对航天航空等领域综合电子系统在小型化、一体化设计及信息综合利用等方面的需求,提出一种可动态重构的高速串行通信总线(UM--BUS),采用N(≤32)通道并发传输,通信速率可达6.4Gbps,采用总线型拓扑结构,最大通信距离40m,支持最多30个节点直接互连,具有远程存储访问能力,采用命令应答式协议提供QoS与实时性保证;通过并发通道相互冗余与动态重构,在允许50%性能降低的情况下,能够对N/2通道故障动态容错.在UM-BUS总线基础上,本文提出一种新型的"接入式"体系结构模型,在不改变系统逻辑结构的前提下,能够突破机箱结构限制,将逻辑功能分散嵌入到控制测量对象内部,实现功能模块"接入即用",使得综合电子系统一体化设计成为可能.

摘要：动态可重构总线UM-BUS是一种以多通道并发冗余实现动态容错的新型高速串行总线,其测试系统通过对总线数据的采集和处理,完成无过滤监听数据、总线状态分析等测试功能.总线测试系统针对有效带宽为149.5MB/s的8通道UM-BUS总线,设计高速缓存方案和通信方案,主要通过对数据的分类多级缓存和USB3.0传输方式,实现PC对总线数据的实时采集.结果表明,测试系统能够对UM-BUS总线的高速数据进行实时采集和存储,数据可靠性也得到验证,为实现总线状态分析和有过滤监听等功能做好准备.

摘要：通过分析基于VHDL模拟故障注入技术对SEU故障注入的不足,提出一种基于VHDL与C语言混合的注入方法。在此基础上,设计实现一款面向SEU的仿真故障注入平台,对该平台的结构及主要模块进行详细的描述。以LEON 2处理器为目标系统进行故障注入实验,实验结果验证了该平台能够实现有效的故障注入。

摘要：UM-BUS总线是一种可动态重构的高速高可靠通信总线,提出了一种三段式通道健康状态检测方法,构建了一个通道健康状态表,实现了通道故障的在线实时检测与动态标记,通过动态重构将通信数据动态分配到健康通道上进行传输,保证了总线在通道出现故障的情况下的正确通信.通过UM-BUS总线实际系统测试与仿真验证表明,此设计的故障检测方法,可以有效地检测各种通道与节点故障,能够满足UM-BUS总线系统的应用需求.

摘要：动态可重构总线UM-BUS是一种面向嵌入式系统的高速串行总线,采用可变时隙轮转方法支持多主工作模式,可实时检测故障,具有动态容错功能.为了提高总线系统在嵌入式应用中的时间确定性,保证总线节点时隙轮转的精准性.本文设计了一种能够对线路传输误差进行修正的高精度时间同步方法,并支持时间主节点故障的主动容错.在总线工作速率为1.6Gbps的实际系统中,节点同步时间误差小于50ns,时隙计数误差小于1个总线位时.

摘要：UM-BUS总线单通道最高通信速率为200 Mbps,采用8通道并发传输时,总线有效带宽可达149.5 MB/s,其测试系统需要在采集终端与PC机之间建立不低于此带宽的通信通道,USB3.0理论传输速率可达5Gbps,可满足UM-BUS总线测试系统的传输需求,由此设计实现UM-BUS总线测试系统的USB3.0应用方案。实验测试结果表明,该方案实际传输速度可达180 MB/s,为实现UM-BUS测试系统的无过滤监听和故障注入等功能打下了基础。

摘要：动态可重构高速串行总线(UM-BUS)具有多通道并发冗余的特征以及远程存储访问能力,然而传统的固定网络结构已不能适应CPS、物联网对异构资源动态接入、多源感知融合的需求.为解决UM-BUS总线网络中功能模块的即插即用和实时响应,本文提出一种低开销、高效率的中断请求与仲裁方法,采用基于编码仲裁的方式实现总线节点设备的中断处理,满足CPS、物联网应用环境下,UM-BUS总线节点设备之间事件中断通知与快速实时响应的需求.

摘要：UM-BUS(Uniform Model Bus)总线是面向嵌入式系统的具有远程存储能力的可重构高速串行总线.它支持多个节点之间直接互连,可以根据链路状态将数据包动态地分配到通信通道上进行高可靠并行高速传输.随着嵌入式系统处理器频率和传输速率的提升,功耗问题已经成为制约嵌入式系统发展的重要瓶颈之一.针对UM-BUS总线系统,本文将系统的功耗优化问题形式化描述为整形线性规划问题,通过求解最优的消息调度方法使得总线上各通道公共空闲时间最大化,从而可在该空闲时间内使相关节点以低功耗模式运行,优化系统的总体功耗.本文还提出一种启发式算法来简化求解该调度问题.实验结果表明,对于给定的传输任务,启发式算法和线性最优算法能增加系统最大空闲时间平均达40.38%和47.48%,从而降低了52.04%和57.74%系统功耗.

摘要：提出了一种基于微包传输协议的系统重构算法,制定了系统重构命令协议,设计了关键数据区的一致性管理算法。不需增加额外的硬件资源和系统开销,利用三机之间的数据交换通道,即可实现三模冗余容错计算机的无缝重构,保证系统在故障恢复重构时工作的连续性。同时,完善的重构命令协议使得重构软件的开发可以采用面向对象思想构成标准化的中间件,具有很强的扩展能力,为构建标准化嵌入式三模冗余容错计算机内核奠定了良好的技术基础。