作者：閑情逸致
冗余系統是為了為增加系統的可靠性，采取兩套或兩套以上相同、相對獨立配置的設計。采取兩套同樣配置的獨立硬件、軟件或設計等，可以做到在其中一套系統出現故障時(shí)，另一套系統能立即啟動(dòng)，代替工作。冗余系統因為前期投入巨大，后期的維護成本高，所以只有在高風(fēng)險（包括金融風(fēng)險、行政風(fēng)險、管理風(fēng)險以及危及生命安全的風(fēng)險）行業(yè)應用比較廣泛，如：金融領(lǐng)域、核安全領(lǐng)域、航空領(lǐng)域、煤礦等領(lǐng)域。 而對于工業(yè)界，特別是現在的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，極大部分的公司實(shí)現了自動(dòng)化生產(chǎn)，控制系統的自動(dòng)化以及安全穩定性對公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)具有極大的影響，甚至影響到社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，因此控制內核的處理器冗余系統開(kāi)發(fā)變得非常重要。 MicroCore實(shí)驗室目前在開(kāi)發(fā)超小型，基于微定序器的嵌入式處理器內核具有非常多的經(jīng)驗，其處理器內核可以在任何FPGA或ASIC技術(shù)中實(shí)現。他們最近實(shí)現了基于A(yíng)rtix-7 以 MCL51 為內核的同步模塊冗余系統應用，著(zhù)實(shí)讓業(yè)界眼前一亮。 基于A(yíng)rtix-7的四核（MCL51內核）同步模塊化冗余系統： 在今年6月，MicroCore實(shí)驗室將四個(gè)兼容8051微處理器核的MCL51處理器集成到售價(jià)$99的Avnet/Digilent Xilinx Arty 開(kāi)發(fā)板上，該開(kāi)發(fā)板基于Xilinx Artix-7 35T FPGA，具有同時(shí)驅動(dòng)打印、音樂(lè )、顯示、鈴聲等多功能的能力（詳情參考 http://xilinx.eetrend.com/news/10248 ）。而就在本周，MicroCor-e使用這個(gè)基于A(yíng)rtix-7 35T FPGA的四核開(kāi)發(fā)板實(shí)現了一個(gè)多模塊同步冗余系統。該系統具有探測大量軟件錯誤，以及及時(shí)重啟進(jìn)行修復的功能。每個(gè)處理器核模塊具有獨立的閾值邏輯，可以獨立檢測錯誤，使得失效模塊可以自動(dòng)關(guān)閉甚至是重啟。而且完全實(shí)現完整的4核結構只消耗700μsec。（從 Microcore app note[ http://nebula.wsimg.com/0ee78ba5 ... ?AccessKeyId=858... ]可以獲得更多的技術(shù)細節。） 四核的8051處理器僅僅占用了1227個(gè)Artix-7 LUT資源，只是Artix-7 35T FPGA可編程邏輯的很小一部分。并且在之前的視頻演示中，四個(gè)例子完美適配基于 Artix-7 A35T FPGA的Avnet/Digilent Xilinx Arty 開(kāi)發(fā)板。此外，這個(gè)板卡的價(jià)格也是非常具有競爭力的。因為在購買(mǎi)板卡的同時(shí)，贈送價(jià)值 $2995的Xilinx Vivado HL Design版本的使用權（僅限于該板卡使用）。 Artix-7 A35T FPGA： Artix-7是賽靈思28nn FPGA系列之一，它采用采用小型化封裝、統一的 Virtex 系列架構，Artix-7 FPGA其核心優(yōu)勢在于高達6.6Gb/s的收發(fā)器速度以及最高 DSP 帶寬，可連接USB3.0等高速傳輸設備。目前在低成本超聲波、可編程邏輯控制器、軟件定義無(wú)線(xiàn)電、多協(xié)議機器視覺(jué)相機等領(lǐng)域應用的非常廣泛。對于要求DSP-邏輯混合、增強視頻和圖像質(zhì)量并實(shí)現波形處理等功能的開(kāi)發(fā)者這款FPGA具有非常大的吸引力。 而本次基于A(yíng)rtix-7 A35T FPGA的應用只占用了很小的編程邏輯卻實(shí)現了四個(gè)處理器同步作用的功能，用戶(hù)使用“分而治之”的設計理念來(lái)搭建嵌入式系統，從而設計變得非常簡(jiǎn)潔。使用該FPGA實(shí)現了功能和設計的雙贏(yíng)。 總結： MicroCore實(shí)驗室開(kāi)發(fā)的多核同步處理器冗余系統，極大程度的發(fā)現在器件使用過(guò)程中產(chǎn)生的不可避免問(wèn)題，甚至是極為嚴重的輸入錯誤。同時(shí)互不干擾的四核處理器給板卡提供一個(gè)非常安全穩定的運行環(huán)境�；贏(yíng)rtix-7的器件又在一個(gè)新的領(lǐng)域實(shí)現了極高價(jià)值。相信在Xilinx公司的FPGA廣泛應用下，各類(lèi)器件板卡乃至工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各項控制系統也會(huì )具有越來(lái)越強的“自愈”能力！ |
