本文關(guān)鍵詞：基于MPC5643L的強(qiáng)化型安全應(yīng)用平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 冗余 安全關(guān)鍵系統(tǒng) 雙核微控制器MPC5643L μC/OS-II 回卷恢復(fù)

【摘要】：安全關(guān)鍵系統(tǒng)的安全可靠性關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。為了增強(qiáng)安全關(guān)鍵系統(tǒng)的安全可靠性，本文研究了多種安全應(yīng)用技術(shù)，并基于Freescale的雙核微控制器MPC5643L開(kāi)發(fā)了一種安全應(yīng)用平臺(tái)。安全應(yīng)用平臺(tái)提高其安全可靠性的關(guān)鍵是冗余設(shè)計(jì)，無(wú)論是在硬件設(shè)計(jì)還是軟件設(shè)計(jì)上都有冗余思想的體現(xiàn)。 安全應(yīng)用平臺(tái)選用的核心微控制器是一款性能良好的雙核微控制器MPC5643L，雙核冗余的架構(gòu)以及芯片中以冗余為核心的安全設(shè)計(jì)使得MPC5643L具有很好安全性能。安全應(yīng)用平臺(tái)中微控制器采用了鎖步模式運(yùn)行，通過(guò)對(duì)比雙核的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行故障檢測(cè)并進(jìn)行相應(yīng)的故障處理，降低故障率，提高系統(tǒng)的安全性能。 安全應(yīng)用平臺(tái)的安全硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。MPC5643L是安全應(yīng)用平臺(tái)的核心，充分發(fā)揮其雙核的優(yōu)勢(shì)，，安全可靠地完成系統(tǒng)的控制功能。在安全應(yīng)用平臺(tái)中設(shè)計(jì)了微控制器外部的可靠性存儲(chǔ)器鐵電RAM存儲(chǔ)模塊，可以將系統(tǒng)運(yùn)行中的重要信息進(jìn)行冗余存儲(chǔ)，以便在可恢復(fù)性故障發(fā)生時(shí)能夠?qū)⑾到y(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，提高系統(tǒng)的安全性能。除此之外，系統(tǒng)還加入了RS232、RS485、CAN、Profibus等常用工業(yè)總線接口模塊、掉電檢測(cè)模塊、電平檢測(cè)、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)、人機(jī)交互接口等，可以方便地進(jìn)行相關(guān)安全應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。 安全應(yīng)用平臺(tái)安全軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。冗余也是軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的核心方法。通過(guò)雙核鎖步模式對(duì)微控制器進(jìn)行故障檢測(cè)，并結(jié)合鐵電RAM實(shí)現(xiàn)了基于檢查點(diǎn)的回卷恢復(fù)。首先實(shí)現(xiàn)了裸板程序的回卷恢復(fù)，為了適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的功能需要，論文在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II中實(shí)現(xiàn)了基于檢查點(diǎn)的回卷恢復(fù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)消除部分故障，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。除此之外，論文還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)掉電恢復(fù)、開(kāi)機(jī)自檢等安全功能，并通過(guò)故障注入技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的安全性能進(jìn)行驗(yàn)證。 安全應(yīng)用平臺(tái)在安全可靠性方面具有良好的性能，可以檢測(cè)、處理多種常見(jiàn)的故障。安全應(yīng)用平臺(tái)充分地利用了雙核微控制器的安全性能，并在裸板程序以及嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II中實(shí)現(xiàn)了回卷恢復(fù)掉電恢復(fù)等故障處理功能，將系統(tǒng)的安全性能進(jìn)行了很好的提升，除此之外安全應(yīng)用平臺(tái)具有多種對(duì)外接口，可以應(yīng)用到汽車等多種工業(yè)控制場(chǎng)所。
【關(guān)鍵詞】：冗余 安全關(guān)鍵系統(tǒng) 雙核微控制器MPC5643L μC/OS-II 回卷恢復(fù)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X913;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-9
• 主要符號(hào)對(duì)照表9-11
• 第1章 引言11-16
• 1.1 課題背景介紹11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 選題意義和研究?jī)?nèi)容14
• 1.3.1 課題的研究意義14
• 1.3.2 課題主要內(nèi)容14
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 安全應(yīng)用技術(shù)研究16-23
• 2.1 系統(tǒng)總體概述16
• 2.2 系統(tǒng)失效分析16-18
• 2.3 電子控制系統(tǒng)可靠性架構(gòu)分析18
• 2.4 安全應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)18-20
• 2.4.1 IEC6150818-20
• 2.4.2 ISO2626220
• 2.5 提高系統(tǒng)可靠性的方法20-22
• 2.6 本章內(nèi)容小結(jié)22-23
• 第3章 Freescale MPC5643L 安全性能介紹23-34
• 3.1 Freescale MPC5643L 概述23
• 3.2 MPC5643L 整體分析23-26
• 3.2.1 MPC5643L 架構(gòu)分析23-26
• 3.3 MPC5643L 功能性安全分析26-28
• 3.3.1 MPC5643L 復(fù)制區(qū)域26
• 3.3.2 ECC 錯(cuò)誤校驗(yàn)26
• 3.3.3 電壓及時(shí)鐘監(jiān)控26-27
• 3.3.4 內(nèi)置自檢測(cè)功能27
• 3.3.5 故障采集和管理27-28
• 3.4 MPC5643L 的失效診斷與故障注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)28-33
• 3.4.1 MPC5643L 的失效診斷實(shí)現(xiàn)28-29
• 3.4.2 MPC5643L 的故障注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)29-33
• 3.5 本章內(nèi)容小結(jié)33-34
• 第4章 安全應(yīng)用平臺(tái)硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)34-53
• 4.1 系統(tǒng)硬件電路整體設(shè)計(jì)概述34
• 4.2 系統(tǒng)硬件電路各模塊設(shè)計(jì)34-51
• 4.2.1 MPC5643L 微控制器核心電路34-36
• 4.2.2 電源模塊36-38
• 4.2.3 通信接口38-44
• 4.2.4 掉電檢測(cè)模塊44-46
• 4.2.5 鐵電 RAM 存儲(chǔ)模塊46-48
• 4.2.6 執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊48
• 4.2.7 SPI 電平檢測(cè)模塊48-49
• 4.2.8 人機(jī)交互接口49-51
• 4.3 PCB 安全設(shè)計(jì)51-52
• 4.4 本章內(nèi)容小結(jié)52-53
• 第5章 安全應(yīng)用平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)53-83
• 5.1 系統(tǒng)軟件整體概述53
• 5.2 μC/OS 介紹53-55
• 5.2.1 μC/OS-II 概述53-54
• 5.2.2 μC/OS-II 特點(diǎn)54-55
• 5.3 程序回卷恢復(fù)55-77
• 5.3.1 程序回卷恢復(fù)基本原理55-60
• 5.3.2 程序回卷恢復(fù)軟硬件支持60-64
• 5.3.3 裸板程序檢查點(diǎn)設(shè)置及回卷恢復(fù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)64-70
• 5.3.4 μCOS-II 任務(wù)回卷恢復(fù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)70-76
• 5.3.5 提高任務(wù)回卷μCOS-II 實(shí)時(shí)性改進(jìn)設(shè)計(jì)方案76-77
• 5.4 掉電恢復(fù)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)77-81
• 5.5 本章內(nèi)容小結(jié)81-83
• 第6章 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析83-88
• 6.1 系統(tǒng)測(cè)試83-87
• 6.1.1 鐵電 RAM 存儲(chǔ)測(cè)試84-86
• 6.1.2 掉電恢復(fù)測(cè)試86-87
• 6.1.3 故障注入技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)安全性能87
• 6.2 本章內(nèi)容小結(jié)87-88
• 第7章 總結(jié)與展望88-91
• 7.1 論文工作總結(jié)88-89
• 7.2 課題的展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 致謝93-95
• 附錄 A 安全應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)物圖95-97
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果97

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 陳火旺,王戟,董威;高可信軟件工程技術(shù)[J];電子學(xué)報(bào);2003年S1期

2 張愛(ài)云;朱曉明;楊琛;;基于MC33972芯片的一種開(kāi)關(guān)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J];現(xiàn)代車用動(dòng)力;2011年03期

本文編號(hào)：1077080