王亮 吳雄洲 吳云 中航工業(yè)西安航空計算技術研究所

1 引言

故障處理是機載計算機系統(tǒng)的重要組成部分，隨著機載計算機使用的增多，輸入輸出信號種類的增加，計算機內(nèi)部結構越發(fā)復雜，對故障處理也提出了更高的要求。上一代機載計算機結構簡單，相對故障處理分散，內(nèi)部基本無專門的故障處理程序。此種故障處理機制處理能力低，可維護性差，不利于提高機載計算機性能發(fā)揮。

為了提高機載計算機系統(tǒng)故障處理能力，本文提出一種以故障登記表為基礎的，分類、分級故障處理機制，將系統(tǒng)中的故障按照故障等級統(tǒng)一記錄在故障登記表中，進行集中管理。

2 系統(tǒng)硬件結構

本文以雙余度機載計算機為平臺，詳細闡述一種故障處理的方法。該雙余度計算機由以下模塊組成：中央處理模塊（CPM）、總線接口模塊（BIM）、電源模塊（PSM）。其中BIM模塊采集模擬量、離散量等數(shù)據(jù)，同時對其進行故障檢測，CPM模塊接收并處理來自BIM模塊的數(shù)據(jù)及故障信息，將故障記錄在NVRAM中，BIM模塊與CPM通過ARINC659總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳。雙余度機載計算機組成結構如圖1所示。

圖1 雙余度機載計算機組成結構圖

3 系統(tǒng)軟件架構

雙余度機載計算機系統(tǒng)軟件由驅動程序、互比監(jiān)控模塊軟件、余度管理軟件、故障處理軟件以及系統(tǒng)測試軟件構成，如圖2所示。

(1）互比監(jiān)控軟件，接收來自驅動程序的雙通道數(shù)據(jù)，根據(jù)故障表中的互比參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行互比監(jiān)控，并將互比故障信息上報給故障處理模塊，輸入數(shù)據(jù)上報給余度管理模塊。

(2）系統(tǒng)測試軟件，對整個計算機系統(tǒng)的所有硬件設備進行上電自測試和周期自測試并將測試故障信息報給故障處理軟件。

(3）余度管理軟件，獲取來自故障處理軟件的故障等級表信息，根據(jù)故障等級表中的信息，對計算機內(nèi)部雙余度資源進行管理。

(4）故障處理軟件，接收來自互比監(jiān)控軟件和系統(tǒng)測試軟件的故障信息，并將故障信息登記在故障表中，同時將故障信息以故障碼的形式發(fā)送給應用程序，由應用程序將故障碼發(fā)送給地面檢測設備。本文著重介紹故障處理軟件的設計。

圖2 系統(tǒng)軟件架構圖

4 故障處理算法設計

雙余度計算機故障處理算法以故障登記表為核心，獲取計算機故障統(tǒng)一管理，算法分為：故障檢測、故障記錄、故障申報、故障隔離與恢復。

4.1 故障登記表設計

故障處理軟件建立了故障登記表，將計算機故障信息記錄在故障表中，實現(xiàn)了系統(tǒng)故障的統(tǒng)一管理，通過查找故障登記表，系統(tǒng)就可以獲取當前計算機的所有故障狀態(tài)，極大的方便了后期系統(tǒng)排故維護。與故障分類對應，將故障表分為兩種類型：故障總表和故障子表。其中故障總表用于記錄與遍歷故障子表，故障子表用于記錄不同類型的故障，故障子表中包含：故障編碼，故障計數(shù)，故障現(xiàn)場，故障互比類型與互比門限。

4.2 故障記錄算法設計

當故障發(fā)生時，故障處理軟件遍歷故障總表與故障子表，定位該故障在故障表中的位置，將其對應的故障計數(shù)加1。若故障計數(shù)大于或等于故障門限，則記錄故障狀態(tài)為永久故障（否則為瞬時故障），并將該故障狀態(tài)上報給余度管理軟件，由余度管理軟件，對系統(tǒng)資源進行重新分配，同時將故障編碼上報給應用程序，由應用軟件完成故障的對外申報。故障記錄算法流程如圖3所示。

圖3 故障記錄算法

4.3 故障隔離與恢復算法設計

故障處理模塊遍歷故障總表與故障子表，若發(fā)生瞬時故障，則置當前數(shù)據(jù)狀態(tài)為失效，由余度管理軟件向應用程序上報歷史數(shù)據(jù)，若該故障恢復正常，故障計數(shù)減為零，則清除當前故障，由余度管理軟件向應用程序上報當前數(shù)據(jù)，實現(xiàn)瞬時故障數(shù)據(jù)恢復的功能。

若信號數(shù)據(jù)故障狀態(tài)達到永久故障，判斷該故障的故障等級，若為I級或II級故障，則切除故障模塊，若為III級故障，則按照信號名稱，切除該信號對應功能模塊，將故障影響域限制在最小范圍內(nèi)，實現(xiàn)永久故障隔離。

5 結語

本文提出的以故障登記表為基礎，對故障進行分類分等級管理，能夠更好的將影響飛機安全的故障隔離，適時恢復影響部分功能的故障，提高系統(tǒng)可用性。所有故障信息均登記在同一個故障表中，便于用戶的管理。所有故障信息均有唯一的故障編碼，便于用戶外場定位和排查故障。