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，另一套系統能立即啟動，代替工作。冗余系統因為前期投入巨大，后期的維護成本高，所以只有在高風險（包括金融風險、行政風險、管理風險以及危及生命安全的風險）行業應用比較廣泛，如：金融領域、核安全領域、航空領域、煤礦等領域。 而對于工業界，特別是現在的工業物聯網時代，極大部分的公司實現了自動化生產，控制系統的自動化以及安全穩定性對公司的生產經營具有極大的影響，甚至影響到社會經濟的發展，因此控制內核的處理器冗余系統開發變得非常重要。 MicroCore實驗室目前在開發超小型，基于微定序器的嵌入式處理器內核具有非常多的經驗，其處理器內核可以在任何FPGA或ASIC技術中實現。他們最近實現了基于Artix-7 以 MCL51 為內核的同步模塊冗余系統應用，著實讓業界眼前一亮。 基于Artix-7的四核（MCL51內核）同步模塊化冗余系統： 在今年6月，MicroCore實驗室將四個兼容8051微處理器核的MCL51處理器集成到售價$99的Avnet/Digilent Xilinx Arty 開發板上，該開發板基于Xilinx Artix-7 35T FPGA，具有同時驅動打印、音樂、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使用這個基于Artix-7 35T FPGA的四核開發板實現了一個多模塊同步冗余系統。該系統具有探測大量軟件錯誤，以及及時重啟進行修復的功能。每個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關閉甚至是重啟。而且完全實現完整的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細節。） 四核的8051處理器僅僅占用了1227個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，四個例子完美適配基于 Artix-7 A35T FPGA的Avnet/Digilent Xilinx Arty 開發板。此外，這個板卡的價格也是非常具有競爭力的。因為在購買板卡的同時，贈送價值 $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其核心優勢在于高達6.6Gb/s的收發器速度以及最高 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、軟件定義無線電、多協議機器視覺相機等領域應用的非常廣泛。對于要求DSP-邏輯混合、增強視頻和圖像質量并實現波形處理等功能的開發者這款FPGA具有非常大的吸引力。 而本次基于Artix-7 A35T FPGA的應用只占用了很小的編程邏輯卻實現了四個處理器同步作用的功能，用戶使用“分而治之”的設計理念來搭建嵌入式系統，從而設計變得非常簡潔。使用該FPGA實現了功能和設計的雙贏。 總結： MicroCore實驗室開發的多核同步處理器冗余系統，極大程度的發現在器件使用過程中產生的不可避免問題，甚至是極為嚴重的輸入錯誤。同時互不干擾的四核處理器給板卡提供一個非常安全穩定的運行環境。基于Artix-7的器件又在一個新的領域實現了極高價值。相信在Xilinx公司的FPGA廣泛應用下，各類器件板卡乃至工業物聯網各項控制系統也會具有越來越強的“自愈”能力！ |
