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随着实时系统应用日趋广泛,人们对系统可靠性的要求也越来越高。容错技术是提高系统可靠性的有效方法之一。本文简要阐述了容错技术的发展过程并分析了不同故障模型下系统的容错方式。对于瞬时故障、间歇性故障的容错可采用软件冗余方法,而永久性故障则采用硬件冗余方法来解决。住此基础上,描述了一种实时双机嵌入式容错系统的原型,研究了构建容错系统需要解决的双机同步、故障检测及仲裁切换等关键问题和相应的解决方法。
改进实时调度算法,使任务在正常或发生错误时都能得到正确输出是嵌入式容错实时系统研究的一个重要内容。在研究中,将容错调度算法FT-RM应用于实时操作系统中,实现了任务的容错调度。在实时系统中采用软件容错时必须考虑任务的可调度性。通过分析任务运行时间、任务周期和任务截止时间等参数,可以断定任务是否具有可调度性。在双机同步设计方面,双机通过通用IO口比较正在运行任务的任务号可以实现双机的任务级同步。
最后,将嵌入式双机容错系统原犁应用在如电力监控领域的直流监控系统设计方案中,以验证模型的正确性。针对电力直流监控系统的可靠性要求,采用实时双机嵌入式容错系统的设计以实现功能。采用32位ARM嵌入式微处理器LPC2138作为系统控制核心。采用基于内核抢占式的实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ进行容错设计、修改了内核调度,并讨论、验证了容错任务的可调度性。本研究设计的嵌入式双机容错系统功能可以满足对可靠性的实际要求。