可動態重構的高可靠嵌入式系統匯流排研究

《可動態重構的高可靠嵌入式系統匯流排研究》是依託首都師範大學，由張偉功擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可動態重構的高可靠嵌入式系統匯流排研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張偉功
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

隨著SoC技術的廣泛套用，高可靠嵌入式系統功能集成化與小型化要求日益迫切。而用於系統內部互連的並行匯流排尺寸大，高速串列匯流排不支持多點直接連線，已成為嵌入式系統進一步發展的主要瓶頸之一。同時，由於缺乏有效的容錯機制，內部匯流排也已成為高可靠嵌入式系統中一個主要的單點失效環節。項目組在研究嵌入式系統匯流排數據傳輸特徵的基礎上，提出一種面向嵌入式系統內部模組連線的高速高可靠匯流排。它支持多節點直接互連，能夠實時監測匯流排通道故障和節點電路故障，通過動態重構實現匯流排容錯。.項目主要從拓撲模型、動態重構方法、故障檢測及差錯控制等方面建立上述新型匯流排的基本模型與理論基礎。為此，項目首先研究建立匯流排通道及節點電路的故障集及故障回響模型；然後研究匯流排故障實時檢測方法和匯流排動態重構算法，設計匯流排通信協定規範；最後構建基於FPGA的試驗驗證平台，研究匯流排性能的綜合評價方法，對匯流排的通信性能、容錯能力進行評估。

結題摘要

隨著SoC、多核技術的廣泛套用，嵌入式系統性能迅速提升，其對外擴展連線的性能、可靠性及小型化已成為一個必須解決的重要問題。項目針對高性能高可靠嵌入式系統遠程擴展、匯流排冗餘容錯及小型化等需求，提出了一種採用多通道並發冗餘、具有動態容錯能力的高速通信匯流排，採用匯流排型拓撲結構，通過命令應答式訪問協定，可提高服務質量保證，具有遠程設備穿透式訪問能力，支持背板匯流排、遠程擴展匯流排和設備互連匯流排三種套用模式。項目主要從拓撲模型、故障檢測、差錯控制、動態重構方法等方面開展了新型匯流排的體系結構模型與理論研究工作，提出了一種“命令-回響-確認”的三段式通道故障檢測方法，一種基於資源池的動態重構方法和一種基於矩陣開關的數據動態分配方法，建立了基於FPGA的匯流排驗證系統，形成了初步的匯流排協定規範。在此基礎上提出了一種“接入式體系結構”，開展了嵌入式系統性能評估及最佳化仿真方面的研究工作。項目成果可廣泛套用於航天、航空、鐵路及工業控制等高可靠嵌入式領域，解決高性能嵌入式系統數據高可靠實時獲取的問題。 項目申請了10項國家專利，已授權5項，發表學術論文29篇，培養博士、碩士研究生共20名，很好地完成了申請報告的各項研究內容，達到了預定目標。