基于温备份技术的高可靠嵌入式控制器设计

新型温备份系统比标准温备份系统有更高的可靠性。使用旁联模型对两者进行任务可靠性建模，模型如图3、图4所示[9]。

　尽管旁联模型可以大大提高系统的可靠度，但是增加了故障检测与转换装置而加大了系统的复杂度，而且要求故障检测与转换装置的可靠度非常高，否则冗余带来的好处会被严重削弱。针对这一问题，本设计的故障检测采用的方法是检测两套系统的心跳信号及工作系统的下行数据的正确性。备份系统心跳信号的硬件电路如图5所示，BeatB信号是MCU的通用输出引脚产生的心跳信号，ISO_CTLB信号指示了MCU是处于备份状态或工作状态，根据三个电阻不同的电阻比值可以设定输出心跳信号的高低电平值，其中两个二极管的作用是保护内部电路。

转换装置通过对失效系统的断电来实现其功能；备份系统对主系统的电源进行监测。当备份系统发现主系统的供电电压降至逻辑低电平时，备份系统被激活进入工作状态，从Flash中读取实验关键数据和实验进程相关信息并接替实验控制任务。
2.3 供电系统设计
供电系统采用双通道的冗余设计，支持7~40 V的宽范围电压输入，为控制器提供了3.3 V、2.5 V和1.5 V的供电电压,系统框图如图6所示。为了保证高效率和小体积的平衡，第一级采用DC/DC电压转换器实现宽范围电压输入并保证较高的效率，第二级采用低压差线性稳压器进一步降压。主备份系统的通断电通过磁保持继电器进行控制。