阅读说明：本技术 一种修复切换控制模块 (Repair switching control module ) 是由 朱赛 韩春辉 许嘉纹 孟亚峰 黄欣鑫 安婷 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种修复切换控制模块,适用于电子系统设计领域。包括k个开关、非门和k-1个加法器、多路分配器,修复切换控制模块有k个功能模块和n个输出模块,功能模块M<Sub>i</Sub>的输出T<Sub>i</Sub>连接第i+1开关,功能模块M<Sub>i</Sub>的状态信号f<Sub>i</Sub>连接第i+1非门的输入端,第i+1非门的输出端连接并控制第i+1开关,第i+1开关的输出端连接第i多路分配器的输入端,状态信号f<Sub>i</Sub>和状态信号f<Sub>i-1</Sub>连接第i加法器的输入端,第i加法器的输出端连接第i多路分配器的控制端和第i+1加法器的输入端,第i多路分配器的输出端连接输出模块A<Sub>i</Sub>、A<Sub>i-1</Sub>、...、A<Sub>i-(k-n)</Sub>。本发明提高了系统可靠性,器件简单,操作方便,保证故障模块与冗余正常模块的切换,进而保证系统的正常功能,实现系统修复。(The invention discloses a repair switching control module which is suitable for the field of electronic system design. Comprises k switches, a NOT gate, k-1 summers and a demultiplexer, wherein the repair switching control module comprises k functional modules and n output modules, and the functional module M i Output T of i Connecting the (i + 1) th switch to the functional module M i State signal f of i The input end of the (i + 1) th NOT gate is connected, the output end of the (i + 1) th NOT gate is connected with and controls the (i + 1) th switch, the output end of the (i + 1) th switch is connected with the input end of the (i) th demultiplexer, and the state signal f i And a status signal f i‑1 The input end of the ith adder is connected, the output end of the ith adder is connected with the control end of the ith demultiplexer and the input end of the (i + 1) th adder, and the output end of the ith demultiplexer is connected with the output module A i 、A i‑1 、...、A i‑(k‑n) . The invention improves the system reliability, has simple device and convenient operation, ensures the switching between the fault module and the redundant normal module, further ensures the normal function of the system and realizes the system repair.)

一种修复切换控制模块

技术领域

本发明涉及电子系统设计领域，具体地说涉及一种修复切换控制模块。

背景技术

自修复技术可提高系统可靠性，为特殊场景下电子系统设计提供了一种新途径。当前系统修复多通过冗余模块切换实现，通过故障模块与冗余正常模块间的切换，保证系统正常功能，实现系统的修复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种提高系统可靠性的修复切换控制模块。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种修复切换控制模块，包括k个开关、非门和k-1个加法器、多路分配器，所述修复切换控制模块的输入模块有k个功能模块，所述修复切换控制模块有n个输出模块，功能模块M₀的输出T₀连接第一开关，功能模块M₀的状态信号f₀连接第一非门，所述第一非门的输出端连接并控制第一开关，所述第一开关连接输出模块A₀；功能模块M₁的输出T₁连接第二开关，功能模块M₁的状态信号f₁连接第二非门，所述第二非门的输出端连接并控制第二开关，所述第二开关连接第一多路分配器的输入端，所述第一多路分配器的输出端连接输出模块A₁、A₀，状态信号f₀和状态信号f₁连接第一加法器的输入端，所述第一加法器的输出端连接第一多路分配器的控制端和第二加法器的输入端；i>1的功能模块M_i的输出T_i连接第i+1开关，i>1的功能模块M_i的状态信号f_i连接第i+1非门的输入端，第i+1非门的输出端连接并控制第i+1开关，所述第i+1开关的输出端连接第i多路分配器的输入端，所述状态信号f_i和状态信号f_i-1连接第i加法器的输入端，所述第i加法器的输出端连接第i多路分配器的控制端和第i+1加法器的输入端,所述第i多路分配器的输出端连接输出模块A_i、A_i-1、...、A_i-(k-n)。

进一步的，所述输入模块的k个功能模块结构相同，为完成系统功能的各子模块，所述功能模块根据在系统中所处位置不同而执行不同功能。

进一步的，所述输入模块的功能模块个数大于输出模块的个数，即k>n，且k和n均为大于1的正整数。

进一步的，功能模块M_i的状态信号f_i由功能模块内部的自检测结果确定，用于表征功能模块当前所处状态信息，当f_i＝0时，功能模块M_i正常，当f_i＝1时，功能模块M_i故障，i＝0,1,…,k-1。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：电子系统设计过程中，可通过本发明提高系统可靠性，器件简单，操作方便，保证故障模块与冗余正常模块的切换，进而保证系统的正常功能，实现系统修复。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1是典型自修复系统的基本结构；

图2是本发明功能模块M_i的切换控制结构；

图3是本发明修复切换控制模块的原理图；

图4是本发明一个实施例的系统自动修复过程。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

电子系统设计过程中，可通过自修复技术提高系统可靠性。功能模块冗余、故障模块切换是自修复技术的常用技术途径之一，它通过对系统功能划分，采用结构相同、功能选择执行的功能模块作为系统基本单元，每个功能模块根据其在系统中的位置选择性执行不同子功能，系统内所有功能模块一起功能实现系统功能。为了在功能模块故障时进行自修复操作，在系统设计时，配置冗余功能模块。当系统中工作的功能模块发生故障时，通过切换模块将故障功能模块从系统中“移除”，采用冗余模块代替故障模块完成其功能，保证系统功能的完整。在系统修复过程中，主要涉及功能模块的执行功能配置和切换控制，采用胚胎电子系统等理论进行功能模块的设计，可实现功能模块根据位置进行执行功能的选择，进而实现修复过程中功能模块执行功能的配置；系统的切换控制需要专门的修复切换控制模块实现，本发明根据自修复系统基本结构、自修复基本过程，分析了修复切换控制逻辑，在此基础上，采用基本逻辑门、开关、多路分配器等设计了修复切换控制模块结构，为自修复系统的设计提供了一种可行的修复切换控制模块。

典型自修复系统的基本结构如图1所示，由输入模块k个功能模块(M₀、M₁、…、M_k-1)、n个输出模块(A₀、A₁、…、A_n-1)、修复切换控制模块等组成，其中k＞n，均为大于1的正整数。T_i为功能模块M_i的输出；f_i为功能模块Mi的状态信号，由功能模块内部的自检测结果确定，表征功能模块当前所处状态信息，当f_i＝0时，功能模块M_i正常，当f_i＝1时，功能模块M_i故障，i＝0,1,…,k-1。

如图1所示，在自修复系统中，功能模块M₀、M₁、…、M_k-1为完成系统功能的各子模块，其结构相同，根据在系统中所处位置不同而执行不同功能。功能模块有正常、故障两种状态，处于故障状态的功能模块无法预期功能，其输出不能连接至输出模块，需要由正常的功能模块代替故障模块，完成其功能。

输出模块为系统的n个输出端，需要系统中的前n个处于正常状态的功能模块输出连接至输出模块，才能保证系统整体功能正常。

修复切换控制模块进行k个功能模块的输出T₀、T₁、…、T_k-1到n个输出模块A₀、A₁、…、A_n-1间连接的切换控制，以保证前n个正常输出连接至输出模块。

初始状态下，所有的功能模块正常，则前n个功能模块的输出通过修复切换控制模块RSC依次连接至输出模块，即T₀连接至A₀，T₁连接至A₁，…，T_n-1连接至A_n-1。

当连接至输出模块的功能模块出现故障时，其输出断开与输出模块的连接，而由其下方的正常功能模块代替故障模块连接至输出模块。当多个功能模块依次发生故障时，其连接变化如表1所示。

表1系统连接变化

表1所示修复过程可以看出，当M₁发生故障时，则T₀不受影响连接至A₀，T₂代替连接至A₁，T₃代替连接至A₂，…，T_n-1连接至A_n-2，T_n连接至A_n-1。

系统运行过程中，当多个功能模块依次发生故障时，总由故障模块后面的正常功能模块代替故障模块，连接至输出模块，保证系统中前n个正常模块的输出依次顺序连接至输出模块。修复切换控制模块则根据各功能模块状态，自动进行功能模块的输出T₀、T₁、…、T_k-1与输出模块间的连接切换控制。

切换控制模块维持n个正常功能模块与输出模块的连接，当所连接功能模块发生故障时，及时断开故障功能模块的连接，并根据自修复过程中功能模块的位置变化，及时调整切换，保证前n个正常功能模块的输出与输出模块的连接，完成系统的自修复。

切换控制模块进行k个功能模块的输出T₀、T₁、...、T_k-1与n个输出模块A₀、A₁、...、A_n-1间的切换控制。根据各功能模块状态信号，控制连接方式，使系统中前n个正常功能模块的输出始终与对应的n个输出模块连接。为了便于理解，假设存在k-n个虚拟输出模块A_n、A_n+1、...、A_k-1，所有虚拟输出模块实际为空，则此时功能模块与输出模块数目相等。

考虑功能模块M_i的输出T_i与输出模块间的连接，则存在以下情况：

(1)初始状态下，所有功能模块正常，f_j＝0，j＝0,1,…,k-1，则T_i与输出模块A_i相连接；

(2)当功能模块Mi故障时，f_i＝1，T_i断开与输出模块的连接；

(3)当功能模块Mi正常，Mi前功能模块出现故障时，即f_i＝0，f_j＝1，j∈{0,1,...,i-1}，则T_i连接至A_i前面的输出模块，所连接输出模块的序号为

综合上述三种连接情况，则功能模块M_i的输出T_i的连接可表示为

为了实现式(1)所示逻辑，采用多路分配器、开关将T_i与k-n个输出模块A_i、A_i-1、…、A_i-(k-n)相连，其连接如图2所示。

如图2所示，功能模块M_i的切换控制中，M_i的故障信号f_i通过非门、开关进行T_i连接/断开的控制。当M_i正常时，f_i＝0，非门输出1控制开关闭合，M_i的输出T_i经多路分配器选择一个输出模块连接；当M_i故障时，f_i＝1，非门输出0控制开关断开，M_i的输出T_i断开与输出模块的连接，不再使用。多路分配器控制T_i与A_i、A_i-1、…、A_i-(n-k)的连接选择，其控制信号C_i为

对于系统内所有功能模块，按照图2所示切换控制结构进行设计，即i＝1、2、...、k-1，将虚拟输出模块、序号i-(k-n)<0的输出模块置为空，可得系统的修复切换控制模块，其结构如图3所示。

如图3所示，本发明的一种切换控制模块由k个开关、非门和k-1个加法器、多路分配器组成。对于功能模块M₀的输出T₀，其仅连接一个输出模块A₀，其余连接输出模块的序号为0-(k-n)<0，因此不采用多路分配器，开关直接连接至输出模块A₀；对于i>n-1的功能模块M_i的输出T_i，其所连部分阵元序号大于n-1，为虚拟输出模块，在图3所示修复切换控制模块中，对应虚拟输出模块的连接为空。

在本发明的一个实施例中，以具有7个功能模块、4个输出模块的系统为例，初始状态下前四个功能模块M₀～M₃的输出T₀～T₃依次连接输出模块，如图4(a)所示。

当M₁发生故障时，其故障信号f₁＝1，经非门后控制开关断开，使得其输出T₁断开与输出模块连接；此时C₂＝C₃＝C₄＝C₅＝C₆＝1，控制多路分配器连接至第1个端口(多路分配器多路端从0开始计数)，使得T₂连接至A₁、T₃连接至A₂、T₄连接至A₃，完成系统自修复，如图4(b)所示。

当M₃继续发生故障时，其故障信号f₃＝1，经非门后控制开关断开，使得其输出T₃断开与输出模块连接；此时C₄＝C₅＝C₆＝2，控制多路分配器连接至第2个端口，使得T₄连接至A₂、T₅连接至A₃，完成系统自修复，如图4(c)所示。

当M₄继续发生故障时，其故障信号f₄＝1，经非门后控制开关断开，使得其输出T₄断开与输出模块连接；此时C₅＝C₆＝3，控制多路分配器连接至第3个端口，使得T₅连接至A₂、T₆连接至A₃，完成系统自修复，如图4(d)所示。

整个修复过程中，各功能模块的故障信号、各多路分配器控制信号、各输出模块连接信号变化如表2所示。

表2自修复过程中故障信号、控制信号、输出模块连接变化