某双余度机载计算机故障处理算法设计与实现

王亮 吴雄洲 吴云 中航工业西安航空计算技术研究所

1 引言

故障处理是机载计算机系统的重要组成部分，随着机载计算机使用的增多，输入输出信号种类的增加，计算机内部结构越发复杂，对故障处理也提出了更高的要求。上一代机载计算机结构简单，相对故障处理分散，内部基本无专门的故障处理程序。此种故障处理机制处理能力低，可维护性差，不利于提高机载计算机性能发挥。

为了提高机载计算机系统故障处理能力，本文提出一种以故障登记表为基础的，分类、分级故障处理机制，将系统中的故障按照故障等级统一记录在故障登记表中，进行集中管理。

2 系统硬件结构

本文以双余度机载计算机为平台，详细阐述一种故障处理的方法。该双余度计算机由以下模块组成：中央处理模块（CPM）、总线接口模块（BIM）、电源模块（PSM）。其中BIM模块采集模拟量、离散量等数据，同时对其进行故障检测，CPM模块接收并处理来自BIM模块的数据及故障信息，将故障记录在NVRAM中，BIM模块与CPM通过ARINC659总线实现数据互传。双余度机载计算机组成结构如图1所示。

图1 双余度机载计算机组成结构图

3 系统软件架构

双余度机载计算机系统软件由驱动程序、互比监控模块软件、余度管理软件、故障处理软件以及系统测试软件构成，如图2所示。

(1）互比监控软件，接收来自驱动程序的双通道数据，根据故障表中的互比参数，对数据进行互比监控，并将互比故障信息上报给故障处理模块，输入数据上报给余度管理模块。

(2）系统测试软件，对整个计算机系统的所有硬件设备进行上电自测试和周期自测试并将测试故障信息报给故障处理软件。

(3）余度管理软件，获取来自故障处理软件的故障等级表信息，根据故障等级表中的信息，对计算机内部双余度资源进行管理。

(4）故障处理软件，接收来自互比监控软件和系统测试软件的故障信息，并将故障信息登记在故障表中，同时将故障信息以故障码的形式发送给应用程序，由应用程序将故障码发送给地面检测设备。本文着重介绍故障处理软件的设计。

图2 系统软件架构图

4 故障处理算法设计

双余度计算机故障处理算法以故障登记表为核心，获取计算机故障统一管理，算法分为：故障检测、故障记录、故障申报、故障隔离与恢复。

4.1 故障登记表设计

故障处理软件建立了故障登记表，将计算机故障信息记录在故障表中，实现了系统故障的统一管理，通过查找故障登记表，系统就可以获取当前计算机的所有故障状态，极大的方便了后期系统排故维护。与故障分类对应，将故障表分为两种类型：故障总表和故障子表。其中故障总表用于记录与遍历故障子表，故障子表用于记录不同类型的故障，故障子表中包含：故障编码，故障计数，故障现场，故障互比类型与互比门限。

4.2 故障记录算法设计

当故障发生时，故障处理软件遍历故障总表与故障子表，定位该故障在故障表中的位置，将其对应的故障计数加1。若故障计数大于或等于故障门限，则记录故障状态为永久故障（否则为瞬时故障），并将该故障状态上报给余度管理软件，由余度管理软件，对系统资源进行重新分配，同时将故障编码上报给应用程序，由应用软件完成故障的对外申报。故障记录算法流程如图3所示。

图3 故障记录算法

4.3 故障隔离与恢复算法设计

故障处理模块遍历故障总表与故障子表，若发生瞬时故障，则置当前数据状态为失效，由余度管理软件向应用程序上报历史数据，若该故障恢复正常，故障计数减为零，则清除当前故障，由余度管理软件向应用程序上报当前数据，实现瞬时故障数据恢复的功能。

若信号数据故障状态达到永久故障，判断该故障的故障等级，若为I级或II级故障，则切除故障模块，若为III级故障，则按照信号名称，切除该信号对应功能模块，将故障影响域限制在最小范围内，实现永久故障隔离。

5 结语

本文提出的以故障登记表为基础，对故障进行分类分等级管理，能够更好的将影响飞机安全的故障隔离，适时恢复影响部分功能的故障，提高系统可用性。所有故障信息均登记在同一个故障表中，便于用户的管理。所有故障信息均有唯一的故障编码，便于用户外场定位和排查故障。