基于DSP的中断冲突避免机制的研究与实现*

针对基于DSP芯片TMS320C6701的嵌入式软件系统设计过程中常见的中断冲突问题,提出相应的解决方法和简单有效的避免机制。通过将周期性中断改为主循环查询模式、将DSP系统计时由定时器中断改为FPGA同步计时等方式,使系统中多个中断设计简化为一个中断,避免中断间的冲突。针对中断和主程序间的访问冲突,通过在主程序中关中断等方式,避免共享资源访问冲突。针对DSP系统和外部总线的访问冲突,通过约定接口的通信协议,避免时序冲突。通过静态分析和动态长周期测试验证,方法有效避免了中断冲突,实现简单;针对不同冲突机制,措施灵活。设计已应用于星载相关设备,也可推广至其他嵌入式软件系统使用。     

融合危害时间模型的导航信号中断分析方法

针对导航卫星在研制中识别与控制中断风险的工程需求,分析了导航信号中断的复杂性,针对现有中断分析方法的不足,提出了全层级、多维度且融合了危害时间模型的中断分析方法,并给出中断分析流程。通过相关性分析快速定位导致卫星信号中断的底层单元清单,解决了中断关键环节识别全面性的问题;针对传统技术未考虑中断相关性及中断传播不确定性的问题,提出了综合考察中断风险评估三要素并引入中断传播概率的危害时间模型进行定量评估的方法,实现对中断关键环节的准确识别。该方法适用于星座和卫星的各类中断关键环节识别,已应用于北斗导航卫星系统。     

应用EDAC容错技术的星载软件堆栈溢出实时检测方法

针对常见的星载软件堆栈溢出问题,提出了一种应用错误监测与纠正(EDAC)容错技术的堆栈溢出实时检测方法。以采用BM3803处理器的星载软件为例,通过处理器提供的内存造错和EDAC机制,对软件堆栈设置雷区和隔离区,通过陷阱程序感知堆栈生长过程,记录堆栈使用深度,并实时检测堆栈溢出。对核心模块的性能测试及堆栈检测实例验证表明:该方法实现简单,对软件性能几乎没有影响,使软件可以在线实时检测堆栈使用深度。软件在堆栈溢出时仍能自主可控,避免"跑飞"崩溃,大大提高其可靠性。     

一种航天器软件进程堆栈使用深度的动态检测方法

航天器软件进程堆栈溢出往往会导致软件"跑飞"的后果。文章分析了现有堆栈使用深度检测的静态测试方法和动态测试方法的优点和不足,针对航天器数管软件的特点,提出了一种适用于航天器数管软件进程堆栈使用深度的动态检测方法。通过访问应用软件与系统软件的接口,获得进程堆栈的起始地址和大小等信息,将堆栈区初始化为特定标识,对软件执行最大路径测试后,扫描堆栈区特定标识被覆盖情况,获得进程堆栈的使用深度。在嫦娥五号上升器数管软件中,实现了此方法,并通过上注在轨维护指令进行了测试。结果表明:在不借助任何专业检测软件的情况下,该方法能够实时检测出软件进程堆栈的最大使用深度,以利于避免进程堆栈溢出的风险,提高软件的可靠性。     

无消息间隔约束的1553B总线通信软件设计方法

介绍1553B总线通信软件常用的消息处理方式，提出一种BC软件采用无间隔的消息序列方式批量处理各类总线消息和通过矢量字握手采集RT数据的设计方法，减少BC软件设计约束，提高总线消息处理效率。针对消息间隔过短导致RT软件丢消息的风险，采取中断轮询消息堆栈和循环缓冲接收数据相结合的处理方式，实现了RT软件对接收任意间隔消息的正确处理。分析及测试结果表明:改进后的BC软件设计方式无消息间隔约束，提高了总线消息处理效率和设计通用性，而且避免了RT软件丢消息隐患，提升了总线通信的可靠性。     

多站遥测数据处理中的数据融合方法研究

针对某型号火箭上升段遥测结果显示中断现象,分析问题原因,结合数据特征提出多站遥测原码数据融合处理措施。试验数据处理结果表明,相对于单站处理和多站结果融合处理,提出的多站原码融合处理更具优越性,它更利于实现,可同时保证测量信息的高效利用和处理结果的准确可靠,能够满足飞行试验指挥决策和评估鉴定需求。     

嵌入式软件中断数据竞争安全性检测技术研究

嵌入式领域中由中断引发的软件故障时有发生,这些故障大多源于中断响应所带来的数据竞争,而目前缺乏针对嵌入式软件中断数据竞争的检测技术及工具。通过引入中断特征形式化描述语言和中断作用域集合概念,设计相关算法,完成对被测软件的数据竞争检测。经实验验证,该检测技术能有效帮助测试人员定位嵌入式软件中断数据竞争问题。     

导航卫星中断频次的分析方法

面向导航卫星中断频次的定量分析需求,该文分析导航卫星中断产生的主要原因,给出中断频次分析的流程,并针对分析过程中的三个关键问题,研究提出具体实施方法,包括通过相关性分析快速定位底层中断事件,通过中断树建立指标分析模型,并融合在轨数据、地面试验数据快速预估得到底层功能异常率等。最后通过示例进一步说明中断频次分析过程。该文方法已应用于北斗导航卫星工程。     

非合作式星载双站雷达波束同步设计

波束同步设计是星载分布式雷达系统总体设计的重要问题。针对发射卫星是非合作式的情况，给出六种可能的卫星姿态和天线指向参数方案。给出如下数学模型：针对一般编队，总结出波束指向同步的一般方法；提出一种基于波束指向同步的波束覆盖同步方法，并基于该方法，得到上述六种方案对应的波束覆盖同步方法；提出衡量姿态和天线指向控制能力要求的方法和覆盖能力模型，对六种可能的卫星姿态和天线指向方案，进行波束同步设计和波束覆盖能力仿真分析和比较，仿真结果验证了数学模型的正确性。     

导航卫星地面站信息处理系统可靠性要求论证与建模分析

针对导航卫星地面站信息处理系统开展了可靠性要求论证与分配、可靠性建模与预计等一系列可靠性工程活动。结合卫星导航系统需求,确定系统可靠性要求并分配至相关模块;采用贝叶斯网络开展系统可靠性建模与预计,有效解决了系统共因失效与多态性问题;通过故障诊断,识别出系统的薄弱环节为镜像磁盘单元,并给出各单元重要度排序;针对薄弱环节提出改进方案,并给出方案对比分析结果与选择建议。